本發(fā)明涉及一類用于碘和羅丹明b吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺的制備方法和應(yīng)用，屬于新材料。

背景技術(shù)：

1、隨著核能工業(yè)和紡織業(yè)的不斷發(fā)展，核燃料處理產(chǎn)生的放射性核素(碘)和廢水排放的有機(jī)污染物染料(羅丹明b)帶來(lái)永久性的環(huán)境污染，對(duì)人類健康造成嚴(yán)重危害。開發(fā)能夠有效從環(huán)境中富集和去除放射性碘和羅丹明b的吸附材料尤為重要。

2、目前，吸附法具有操作簡(jiǎn)單、有效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好且可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)前常見的活性炭、沸石等固體多孔材料吸附量低和吸附速度慢，仍不能滿足市場(chǎng)對(duì)高性能吸附材料的需求，限制了吸附法在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。相對(duì)而言，多孔有機(jī)聚合物(pops)的比表面積大、孔隙度分布均勻、密度低，熱/化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，但欲替代現(xiàn)有吸附材料，除了具有高效去除放射性核素和有機(jī)染料性能外，pops仍需解決制備成本高、合成條件苛刻和步驟繁瑣等技術(shù)問題。目前文獻(xiàn)報(bào)道的大多數(shù)pops通常是由具有特殊立體結(jié)構(gòu)的剛性單體通過(guò)偶聯(lián)反應(yīng)制備而成的，聚合過(guò)程通常需要使用昂貴的貴金屬催化劑，如鉑和鈀等。開發(fā)原料價(jià)格低廉、聚合條件溫和、無(wú)需催化劑且工藝簡(jiǎn)單的制備方法是推動(dòng)pops吸附材料市場(chǎng)化發(fā)展的需求。

3、本發(fā)明以市場(chǎng)廉價(jià)的三聚氰胺和苯甲酸衍生物為原料，通過(guò)氨基和功能單體間的縮醛化反應(yīng)，開發(fā)一類富氮富氧的具有高比表面積新型有機(jī)微孔聚合物。所開發(fā)的聚合物氮氧元素含量高，含量可調(diào)，其所含富電子芳香基團(tuán)以及富氮富氧的聚合物骨架能與碘分子和羅丹明b分子產(chǎn)生強(qiáng)相互作用，有效提高對(duì)碘和羅丹明b的吸附性能。此外，本發(fā)明開發(fā)的微孔聚縮醛胺制備方法簡(jiǎn)單，一步法即可完成，無(wú)需任何金屬催化劑，而且具有較高的比表面積，優(yōu)異的熱/化學(xué)穩(wěn)定性和對(duì)碘和羅丹明b分子具有高效的吸附性能，在放射性碘和羅丹明b的去除吸附等環(huán)境治理工業(yè)具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于碘和羅丹明b吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺的制備方法，通過(guò)三聚氰胺與含羧基的苯甲酸衍生物反應(yīng)得到微孔有機(jī)聚合物，使其除了具有較高的比表面積，優(yōu)異的熱/化學(xué)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)元素可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)外，還具有對(duì)碘和羅丹明b污染物具有強(qiáng)吸附性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案：

3、一類用于碘和羅丹明b吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺，包括mapop-1、mapop-2和mapop-3，化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別如下所示：

4、

5、

6、用于碘和羅丹明b吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺的制備方法，所述的mapop-1、mapop-2和mapop-3是三聚氰胺分別與苯甲酸、對(duì)苯二甲酸、均苯三甲酸聚合而得到，其聚合路線如下：

7、

8、具體合成步驟如下：

9、將三聚氰胺分別與苯甲酸、對(duì)苯二甲酸和均苯三甲酸溶解于有機(jī)溶劑a中，在惰性氣體保護(hù)下緩慢升溫到130-180度(優(yōu)選為170-180度)，并在此溫度下繼續(xù)反應(yīng)24-96小時(shí)(優(yōu)選為72-96小時(shí))；體系降至室溫后過(guò)濾，將收集的固體用有機(jī)溶劑b洗滌，索提12-48小時(shí)，干燥后分別得到mapop-1、mapop-2、mapop-3。

10、進(jìn)一步地，三聚氰胺分別與苯甲酸、對(duì)苯二甲酸或均苯三甲酸的質(zhì)量之和與有機(jī)溶劑a的質(zhì)量體積比為1克/30毫升～1克/40毫升；

11、進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑a為n-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、二苯砜、鄰二氯苯、均三甲苯中的一種或兩種以上混合。

12、進(jìn)一步地，所述用有機(jī)溶劑b為丙酮、甲醇、乙醇、氯代烴、乙酸乙酯、四氫呋喃中的一種或兩種以上混合。

13、進(jìn)一步地，對(duì)于mapop-1、mapop-2和mapop-3，聚合體系中三聚氰胺分別與苯甲酸、對(duì)苯二甲酸和均苯三甲酸的摩爾比分別為1:1.5-1:2，1:0.75-1:1.25和1:0.5-1:1。

14、根據(jù)如上制備方法制備的富氮富氧微孔聚縮醛胺，其特征在于：其可廣泛用于放射性核素碘和水中有機(jī)污染物陽(yáng)離子吸附染料羅丹明b的富集和去除。

15、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的有益效果在于:1)本發(fā)明提供的微孔聚縮醛胺采用溶劑熱法一步合成，無(wú)需催化劑；2)本發(fā)明提供的微孔聚縮醛胺是一類新型的無(wú)定形微孔聚合物，具有較高的bet比表面積，優(yōu)異的熱和化學(xué)穩(wěn)定性和可調(diào)結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)；3)本發(fā)明提供的微孔聚縮醛胺的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中具有含量較高的的高親和力結(jié)合位點(diǎn)(n、o)，且氧原子含量可調(diào)；4)高親和力結(jié)合位點(diǎn)是富電子雜原子(n、o)，增加lewis酸性i2和陽(yáng)離子吸附染料rhb與pops網(wǎng)絡(luò)之間的主客體相互作用，從而極大地增加了微孔聚縮醛胺對(duì)碘和羅丹明b分子的吸附性能。

技術(shù)特征：

1.一類用于碘和羅丹明b吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺，其特征在于，包括mapop-1、mapop-2和mapop-3，化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別如下所示：

2.權(quán)利要求1所述的一類用于碘和羅丹明b吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺的制備方法，其特征在于，所述的mapop-1、mapop-2和mapop-3是三聚氰胺分別與苯甲酸、對(duì)苯二甲酸、均苯三甲酸聚合而得到，其聚合路線如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，具體合成步驟如下：將三聚氰胺分別與苯甲酸、對(duì)苯二甲酸和均苯三甲酸溶解于有機(jī)溶劑a中，在惰性氣體保護(hù)下緩慢升溫到130-180度，并在此溫度下繼續(xù)反應(yīng)24-96小時(shí)；體系降至室溫后過(guò)濾，將收集的固體用有機(jī)溶劑b洗滌，索提12-48小時(shí)，干燥后分別得到mapop-1、mapop-2、mapop-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，三聚氰胺分別與苯甲酸、對(duì)苯二甲酸或均苯三甲酸的質(zhì)量之和與有機(jī)溶劑a的質(zhì)量體積比為1克/30毫升～1克/40毫升。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑a為n-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、二苯砜、鄰二氯苯、均三甲苯中的一種或兩種以上混合。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述用有機(jī)溶劑b為丙酮、甲醇、乙醇、氯代烴、乙酸乙酯、四氫呋喃中的一種或兩種以上混合。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，對(duì)于mapop-1、mapop-2和mapop-3，聚合體系中三聚氰胺分別與苯甲酸、對(duì)苯二甲酸和均苯三甲酸的摩爾比分別為1:1.5-1:2，1:0.75-1:1.25和1:0.5-1:1。

8.權(quán)利要求1所述的一類用于碘和羅丹明b吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺，或者權(quán)利要求2-7任一所述的制備方法制得的一類用于碘和羅丹明b吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺的應(yīng)用，其特征在于，用于放射性核素碘和水中有機(jī)污染物陽(yáng)離子吸附染料羅丹明b的富集和去除。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一類用于碘和羅丹明B吸附的富氮富氧微孔聚縮醛胺、制備方法和應(yīng)用。富氮富氧微孔聚縮醛胺是由價(jià)格低廉的三聚氰胺和苯甲酸衍生物通過(guò)縮醛胺反應(yīng)制得。本發(fā)明制備的聚縮醛胺是一類新型的無(wú)定形微孔聚合物，采用溶劑熱法一步合成，無(wú)需催化劑。聚合物具有合成工藝簡(jiǎn)單、富氮富氧且含量可調(diào)、比表面積大、對(duì)碘和羅丹明B吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于放射性核素碘和水體系中有機(jī)染料污染物羅丹明B脫除和回收等環(huán)境治理領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：王忠剛,聶瓊芳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24