[发明专利]一种用于碘吸附富集的超交联多孔聚合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于碘吸附富集的用于碘吸附富集的超交联多孔聚合物的制备方法，采用具有羟基官能团的高分子基与交联试剂单体在溶剂中直接发生交联反应，所述交联反应后得到的产物经真空干燥、冷冻干燥或临界二氧化碳技术干燥，得到粉末状或颗粒状的超交联多孔聚合物产品。该方法制备工艺简单，成本低，制备得到的超交联多孔聚合物具有高化学稳定和热稳定性能，综合性能突出，并且还可以应用到碘吸附中，是对碘单质具有强吸收富集作用，是一种具有超容量储备功能的吸附材料。

技术领域

本发明涉及一种用于碘吸附富集的超交联多孔聚合物的制备方法。

背景技术

核工业中，U、Pu裂变以及乏燃料元件后处理过程中都会产生放射性气态碘单质和有机碘化合物(主要为碘甲烷等)。一方面，放射性碘同位素有许多种，而其中，129I半衰期长(1.6×10⁷年)，131I比活度高，对环境和人类健康危害程度最大；另一方面，军控核查领域对于核相关试验(爆轰试验等)的监测中放射性碘元素的富集检测是反应核相关试验重要的指标之一。所以，对放射性碘元素的吸附和捕集成为处置这类放射性核素和军控核查领域中的关键科学问题，日益受到科学家们的关注。现有技术中吸附碘蒸气的材料中，传统的碳材料成本低，但安全系数低；负载银的材料，却成本昂贵，所以寻求综合性能良好的材料成为成为未来应用于实际需求的发展方向。

目前，金属有机框架材料(MOFs)，共价有机框架材料(COFs)，以及多孔有机聚合物材料(COFs)因为其高比表面和高孔容的优点，成为吸附材料的热门研究对象。从目前的报道看，金属有机框架材料(MOFs)，共价有机框架材料(COFs)，以及多数的多孔有机聚合物材料(COFs)在碘吸附材料中具有一定的优势，但这些材料的制备步骤繁杂，对工艺的精确度要求高，同时耗能大、成本高，不利于在核工业和军控核查领域中的推广使用。综合性能良好的多孔有机聚合物(POPs)成为未来应用于实际需求的发展方向，而超交联多孔聚合物(HCPs)便是其分类中重要的一种。然而，现有的多数多孔有机聚合物材料一般是通过C-C键耦合反应形成的，而这样的方法一般会形成具有缺陷的形貌且限制了聚合物形貌的多样性，因此，在构建多孔聚合物时制孔方法的创新仍是目前面临的难题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种用于碘吸附富集的超交联多孔聚合物的制备方法，其选用富有官能团的高分子基体与不同杂原子的交联试剂进行交联反应来制备，并且，产品聚合物的形貌和微观孔隙的调控可以通过不同聚合度的高分子基体和不同链长的交联试剂实现，使用该方法可以获得功能丰富多样、综合性能良好的功能性多孔有机聚合物材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于碘吸附富集的超交联多孔聚合物的制备方法，采用具有羟基官能团的高分子基与交联试剂单体在溶剂中直接发生交联反应，所述交联反应后得到的产物经真空干燥、冷冻干燥或临界二氧化碳技术干燥，得到粉末状或颗粒状的超交联多孔聚合物产品。

其中，所述高分子基与交联试剂单体摩尔比为1:0.001-1000。

具体的说，所述溶剂能够将高分子基溶解，为DMF、DMSO、水中的任意一种。

具体的说，所述交联反应条件为：空气环境、-20℃-100℃、反应时长0.1h-100h。

优选的，所述高分子基为聚乙烯醇。

优选的，所述交联试剂为CDI或TCDI。

更具体的说，当交联试剂为CDI时，其交联反应式为：

当交联试剂为TCDI时，其交联反应式为：

其中，n为0～9999的整数。

进一步的，制备得到的聚合物平均孔径为0.5-200nm。