[发明专利]一种铅基微孔吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于配合物制备技术领域，公开了一种铅基微孔吸附材料，通过吡啶‑2,5‑二羧酸(pia)与可溶性铅金属盐在溶剂热反应条件下一锅法制备得到。所述铅基微孔吸附材料化学式为[Pbsubgt;6/subgt;(μsubgt;4/subgt;‑O)subgt;2/subgt;(pia)subgt;4/subgt;]·4DMF，以[Pbsubgt;6/subgt;(μsubgt;4/subgt;‑O)subgt;2/subgt;(COO)subgt;8/subgt;]高核簇为结构基元，通过三角形pia配体拓展为3,12连接三维多孔网络结构，热稳定性超过375℃，在晶体学c方向上具有一维纳米孔道。将该MOF经低沸点溶剂替换、加热抽真空活化处理后，可用于高效捕获碘蒸气以及水溶液中的碘分子。所述的铅基微孔吸附材料可用于在核电站尾气或废液处理中放射性碘识别或捕获中。

技术领域

本发明属于配合物制备技术领域，具体涉及一种铅基微孔吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

核能是最为高效清洁的理想能源之一，能量密度远高于化石燃料。核电生产污染物中，放射性碘尤为引入关注：¹³¹I比活度大、辐射强，是核电事故早期重要污染物；¹²⁹I是七个长半衰期核素之一，半衰期高达1500万年，对环境有长期持续危害。加之，碘易升华、水溶性大、生物相容，很容易通过大气和水体扩散至整个生态体系，放射性碘被联合国原子辐射效应科学委员会列为最难处理放射性核素之一。

当前碘处理的主要方法，包括传统多孔材料吸附、金属氧化物吸附、化学沉淀、离子交换、膜分离，都面临处理效率低、含碘污染物二次处理复杂等难题。核工业实际生产过程中，使用负载金属银的多孔沸石或活性炭进行放射性碘处理，但面临高温和潮湿环境下碘负载量低，水溶液中碘吸附效果差，金属银成本高昂等多种问题。2011年福岛核电站事故放射性污染持续至今且仍未见有效控制，并造成迄今百万吨核污水入海的严重事件。因此开发适于快速识别和高效捕获放射性碘，尤其是在水溶液中能够有效捕获放射性碘的新材料对核能利用尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铅基微孔吸附材料的制备方法和应用，解决了沸石、活性炭等传统吸附剂在水溶液中与碘分子作用力弱，吸附量小，难以处理水溶液中放射性碘的难题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种铅基微孔吸附材料，所述铅基微孔吸附材料的化学式为[Pb₆(μ₄-O)₂(pia)₄]·4DMF；

其中，pia为吡啶-2,5-苯二羧酸阴离子，DMF为N,N-二甲基甲酰胺。

进一步，该铅基微孔吸附材料为晶态微孔金属有机框架化合物，结晶于Hexagonal晶系，空间群为P6₂22，单胞参数为α＝90°，β＝90°，γ＝120°，Z＝6；材料密度ρ＝7.813g cm^-3。

进一步，该铅基微孔吸附材料的晶体学最小不对称单元包括两个Pb²⁺，一个pia配体阴离子和一个μ₄配位的O^2-离子；

两个Pb²⁺命名为Pb1和Pb2，其中，Pb1和Pb2均采取八配位模式，Pb1分别与来自四个不同pia配体的六个羧基氧原子进行配位，另外两个氧原子来自于两个不同μ₄-O^2-离子；

Pb2分别与来自四个不同pia配体上的六个羧基氧原子进行配位，另外一个氧原子来自于μ₄-O^2-离子，还有一个配位原子来自pia配体上的氮原子；