[发明专利]三嗪基杯[4]芳烃多孔聚合物、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种三嗪基杯[4]芳烃多孔聚合物、制备方法及其应用。本发明利用均三嗪与4‑氨基杯芳烃上沿的氨基聚合形成C‑N键，从而构筑得到一类三嗪基杯[4]芳烃多孔聚合物。本发明利用富含氮原子的均三嗪对4‑氨基杯芳烃的修饰后，不仅增加聚合物的氮量和材料的比表面积，而且还提高了聚合物的热稳定性。本发明的三嗪基杯[4]芳烃多孔聚合物对湿度和水稳定，并在水溶液中对碘表现出相当高的负载能力，最高可以达到240％。

技术领域

本发明属于有机多孔聚合物制备技术领域，具体涉及一种三嗪基杯[4]芳烃多孔聚合物、制备方法及其应用。

背景技术

随着时代的迅速发展，能量消耗巨大，核能迅速开发，乏燃料后处理的问题也越来越受到关注。在核电事故中，不仅含有大量的¹³¹I，而且长寿命的¹²⁹I的相对含量也很高，特别值得关注的是¹²⁹I(半衰期为1570万年)。尽管放射性核素¹³¹I寿命短(8.02天的半衰期)，但它具有高度的挥发性，并且在穿透细胞中引起突变和死亡。因此在后处理厂需对其进行净化去除。

目前，放射性碘的捕集方法主要有液体吸收法、固体吸附法。固体吸附法因其可靠性高、操作简单、经济性好的优势被广泛采用。吸附材料主要集中在固体材料的开发，如活性炭，疏水沸石等，疏水沸石大多是含金属的固体材料，如银沸石是吸附效果较好的一类，然而此类材料由于其有限的比表面积，对于碘的吸附量并没有达到令人满意的程度。

由于杯芳烃有较强的吸附能力和比较大的比表面积，因此，发展了一种以杯[4]芳烃为主体的多孔有机聚合物，通过共价键连接后，具有良好的化学稳定性和热稳定性，材料均由轻质元素组成，密度低，比表面积大。基于上述优点，材料在吸附和存储方面表现出极大的优势和潜能，最近，Trabolsi等人制备了富含锂的富含炔烃杯[4]芳烃的持久性有机污染物，其对I₂的吸附能力较高，其值为312wt％。^[1]然而，这些材料都局限于吸附碘蒸汽中的I₂，而其在水相中的吸附行为报道很少，此材料由于结构稳定，可以用来吸附水中的碘。本发明即是围绕该用途展开研究，并取得较好的结果。

[1]Shetty D,Raya J,Han D S,et al.Lithiated Polycalix[4]arenes forEfficient Adsorption of Iodine from Solution and Vapor Phases[J].Chemistry ofMaterials,2017,29(21).

发明内容

本发明的目的是提供一类三嗪基杯[4]芳烃多孔聚合物、制备方法及其应用。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

本发明提供一种三嗪基杯[4]芳烃多孔聚合物，其结构式如下所示：

其中：n为0,1,2,3或4。

本发明还提供一种三嗪基杯[4]芳烃多孔聚合物的制备方法，具体步骤如下：

将均三嗪、4-氨基杯[4]芳烃和碳酸钾溶于二氧六环中后，加热回流反应60～80h；待反应结束，冷却至室温，离心、洗涤、真空干燥，得到基于三嗪基功能性的杯[4]芳烃多孔聚合物。

本发明中，均三嗪、4-氨基杯[4]芳烃和碳酸钾的摩尔比为(2～4):(1～2):(8～16)。

本发明中，二氧六环的用量为：每摩尔4-氨基杯[4]芳烃用40～60mL二氧六环。

本发明中，先用水洗除去碳酸钾，然后依次用四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、氯仿和乙醇洗涤，以除去未反应的原料和形成的寡聚物小分子。表明生成了不溶性和共价交联的多孔有机材料。