[发明专利]一种腙类功能化的共价框架材料及其合成和应用

说明书

本发明提出一种腙类功能化的共价框架材料，其结构式为：本发明还提出所述的腙类功能化的共价框架材料的合成方法及其应用。本发明提出的共价框架材料因具有好的亲水性、水稳定性、大的比表面积，及很强的耐酸碱性，因而具有极好的工业实用性。

技术领域

本发明属于有机功能材料领域，具体涉及一种处理放射性废料的有机功能材料。

背景技术

二十一世纪以来,为了应对日趋严重的能源危机、环境污染以及气候变化等问题，核能作为一种清洁能源，受到世界各国的广泛重视。乏燃料的后处理是核燃料循环的中心环节，对于环境安全和核能的可持续发展意义重大，已成为制约核能可持续发展的关键问题之一。而传统的水法后处理如溶剂萃取虽然有着回收率高，生产成本低，操作相对简单等优点，但是目前为止对于高放废液中的铀、钚以外的锕系元素及次锕系元素，仍没有开发出高效的分离流程，亟需对现有分离材料进行改进并设计性能更优的新型锕系离子分离材料。

吸附法是目前从乏燃料中分离锕系元素的主要途径之一。常用的吸附材料主要包括无机类吸附材料、有机类吸附材料和有机/无机杂化的吸附材料等。这些吸附材料一般具有吸附速率快和吸附量大的优点，已广泛应用于锕系元素的吸附和分离中。但同时也存在一些问题，例如：对锕系离子的吸附选择性不高，一些吸附材料制备过程程序复杂，并且稳定性较差，严重影响吸附效率。近年来，应用新型功能性材料分离锕系元素的研究已有文献报道。韩国Sungkyunkwan大学的Kim等采用纳孔碳吸附铀酰离子，取得了较好的效果。美国西北太平洋国家实验室的Fryxell等将介孔氧化硅材料MCM-41进行了功能化，发现其对锕系元素具有较好的分离效果和选择性。但是这些吸附材料大多生产成本高，并且在与溶液分离中损失大，不利于材料的循环利用。

共价有机框架材料(COFs)是一种具有晶型结构的多孔有机材料，与传统的吸附材料相比，其结构(表面积，孔体积)可调易功能化，密度低，化学稳定性好等优势。COFs材料在气体储存/吸附、光电、催化等领域具有良好的应用前景。目前，已有人报道COFs才在环境污染的吸附应用，但是，迄今为止，还没有尚未见到COFs在锕系元素分离中的应用报道。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的是提出一种腙类功能化的共价框架材料。

本发明的另一个目的是提出所述腙类功能化的共价框架材料的合成方法。

本发明的第三个目的是提出所述腙类功能化的共价框架材料的应用。

为实现本发明目的技术方案为：

一种腙类功能化的共价框架材料(COF-IHEP1)，其结构式为：

记为化合物1。

所述的腙类功能化的共价框架材料的合成方法，包括操作：

化合物2和均三苯甲醛混合，乙酸为催化剂，在20～180℃下反应2～7天；所述化合物2的结构式为

其中，化合物2和均三苯甲醛混合，加入到溶剂中，所述溶剂为均三甲苯和1，4-二样六环体积比(5～15)：1的混合物，所述乙酸和化合物2的摩尔比为(10～20)：1。合成路线如下：

其中，将反应原料装入耐压容器，进行1～3次“冷冻-抽气-解冻”操作后，进行在20-180℃下的反应，反应结束后过滤，用丙酮和四氢呋喃洗涤后，在70～90℃下干燥。

所述合成方法中，化合物2可采用本领域可以获得的方法制备，以下提供一种优选的化合物2的合成路线，为以下四个步骤的合成路线：

化合物2的合成方法具体包括步骤：