[发明专利]多孔金属有机框架化合物及其在吸附放射性气体中的应用

说明书

本发明涉及一种多孔金属有机框架化合物及其在吸附放射性气体中的应用，多孔金属有机框架化合物的制备方法包括如下步骤：将六水硝酸锌、咪唑类有机配体与N,N‑二甲基甲酰胺溶剂混合得到混合液，其中，所述咪唑类有机配体为苯并咪唑和咪唑构成的混合物，所述苯并咪唑与所述咪唑的摩尔比为(1:3)‑(5:1)；将所述混合液进行加热处理，得到多孔金属有机框架化合物，所述加热处理的温度为60℃‑100℃，所述加热处理的时间为60h‑84h。由此方法制得的多孔金属有机框架化合物对放射性气体(特别是氡气)具有高效特异性的吸附效果。

技术领域

本发明涉及放射性气体吸附去除领域，特别是涉及一种多孔金属有机框架化合物及其在吸附放射性气体中的应用。

背景技术

天然辐射作为人类所受辐射的主要来源，对人类健康产生的伤害与人工辐射相比并无本质差异。因此从公众健康角度考虑，对天然辐射进行研究、评价和控制已经在国际辐射防护界达成共识。

放射性气体(222Rn、133Xe等)会对环境造成严重污染，危害生态安全和人类健康，以人类所受天然辐射的最主要贡献者——放射性的氡(²²²Rn)为例，氡的半衰期为3.825天，其是一种无色、无味的稀有气体，它在衰变过程中会形成一系列放射性子体，包括²¹⁸Po，²¹⁴Pb，²¹⁴Bi，²¹⁴Po和²¹⁰Pb，这些子体一般带电，因此易于吸附到灰尘或烟雾颗粒上，一旦这些颗粒被吸入并迁移到肺部，就会对肺部细胞和组织进行近距离辐射，从而对机体造成严重损害，患上肺癌的风险也随之加大。

自1907年Boyle等人首次发现了活性炭对氡有一定的吸附能力以来，活性炭材料就成为了国内外研究去除放射性材料的优选物质。但是活性炭孔径分布较宽，对气体的吸附不具选择性，对放射性气体的去除深度和吸附容量均有限，并且容易受到地下潮湿环境的影响。因此，亟需一种对放射性气体具有特异选择性吸附的新型多孔固体材料。

发明内容

基于此，有必要针对活性炭对放射性气体的去除深度和吸附容量有限的问题，提供一种能够同时提升放射性气体的去除深度和吸附容量的多孔金属有机框架化合物。

一种多孔金属有机框架化合物的制备方法，其包括如下步骤：

将六水硝酸锌、咪唑类有机配体与N,N-二甲基甲酰胺溶剂混合得到混合液，其中，所述咪唑类有机配体为苯并咪唑和咪唑构成的混合物，所述苯并咪唑与所述咪唑的摩尔比为(1:3)-(5:1)；

将所述混合液进行加热处理，得到多孔金属有机框架化合物，所述加热处理的温度为60℃-100℃，所述加热处理的时间为60h-84h。

在其中一个实施例中，所述苯并咪唑与所述咪唑的摩尔比为(1:2)-(5:1)。在此配比范围内，得到的多孔金属有机框架化合物吸附容量更高。

在其中一个实施例中，所述六水硝酸锌、所述咪唑类有机配体与所述N,N-二甲基甲酰胺溶剂三者的摩尔体积比为(0.56-1.12)mol:(0.56-2.24)mol:(10-20)mL。

在其中一个实施例中，在将所述混合液进行加热处理的步骤中，是在密封环境中进行加热处理。密封环境下加热的好处是利于反应充分进行。

在其中一个实施例中，在将所述混合液进行加热处理的步骤后，还包括冷却处理、静置并取固体产物，以及对所述固体产物进行洗涤、干燥处理，得到多孔金属有机框架化合物。

在其中一个实施例中，在对所述固体产物进行洗涤的步骤中，是依次采用N，N-二甲基甲酰胺和乙醇进行洗涤。

在其中一个实施例中，所述干燥处理是在55℃-65℃下干燥10h-14h。