[发明专利]一种胺肟基多孔骨架材料及其制备方法和在吸附分离铀离子中的应用

说明书

本发明提供了一种胺肟基多孔骨架材料及其制备方法和在吸附分离铀离子中的应用。本发明提供的胺肟基多孔骨架材料的制备方法包括以下步骤：将芳香族氰基化合物和芳香族化合物在催化剂作用下进行肖尔反应，得到氰基多孔骨架材料；所述催化剂为活化氯化铝；将氰基多孔骨架材料、盐酸羟胺和三乙胺进行胺肟基化反应，得到胺肟基多孔骨架材料。本发明提供的胺肟基多孔骨架材料结构稳定性和化学稳定性较好，且对铀离子吸附量较高。实施例结果表明，本发明提供的胺肟基多孔骨架材料对铀离子的吸附量最高可达703mg·g^‑1。

技术领域

本发明涉及功能材料领域，尤其涉及一种胺肟基多孔骨架材料及其制备方法和在吸附分离铀离子中的应用。

背景技术

核能源作为一种清洁、安全、高效的能源，在保证全球能源安全和应对气候变化方面具有不可替代的作用。国际原子能(IAEA)等机构预测：未来的几十年，铀核裂变产生的能量将成为全球主要的能量来源。铀元素是核能发电的主要原料，伴随着核电产业的高速发展，陆地上较易开采的铀矿资源将在未来几十年间耗尽。海水中溶解铀的含量高达45亿吨，高效大量的从海水中富集铀元素将极大程度的降低工业中的成本和能耗，改变现有的能源产业链，提高工业生产效益，满足人类几万年的能源需求。然而，海水中的铀离子浓度极低约为3.3ppb，这使得传统方法难以有效的从海水中提取铀离子。因此，高效吸附剂材料的设计与合成是当前亟待解决的问题。

目前，人们研究通过多孔材料对铀进行吸附，但是现有技术中的多孔材料对铀离子的吸附效果并不理想。

发明内容

本发明提供了一种胺肟基多孔骨架材料及其制备方法和应用，本发明提供的胺肟基多孔骨架材料对铀离子吸附量较高，最高可达703mg·g^-1。

本发明提供了一种胺肟基多孔骨架材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将芳香族氰基化合物和芳香族化合物在催化剂作用下进行肖尔反应，得到氰基多孔骨架材料；所述催化剂为活化氯化铝；

(2)将所述步骤(1)得到的氰基多孔骨架材料、盐酸羟胺和三乙胺进行胺肟基化反应，得到胺肟基多孔骨架材料。

优选的，所述步骤(1)中活化氯化铝的制备方法包括如下步骤：将氯化铝在氯仿中进行加热处理；所述加热处理的温度为40～100℃，时间为1～24h。

优选的，所述步骤(1)中肖尔反应的温度为40～100℃，时间为1～24h。

优选的，所述步骤(1)中芳香族氰基化合物包括苯腈、4-氰基联苯、对苯二腈和4,4'-联苯二腈中的一种或多种；所述芳香族化合物包括苯，联苯，邻三联苯、间三联苯、对三联苯、1,3,5-三苯基苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、偏三甲苯、均三甲苯、氯苯和溴苯中的一种或多种。

优选的，所述步骤(1)中芳香族氰基化合物和芳香族化合物的摩尔比为1:4～4:1。

优选的，所述步骤(2)中胺肟基化反应的温度为40～100℃，时间为24～72h。

优选的，所述步骤(2)中氰基多孔骨架材料、盐酸羟胺和三乙胺的质量比为0.1～0.3:0.2～0.6:0.5～1。

本发明还提供了上述技术方案所述方法制备得到的胺肟基多孔骨架材料，所述胺肟基多孔骨架材料为实心球，所述实心球的直径为1～3μm；所述胺肟基多孔骨架材料的比表面积为100～1500m²g^-1。

本发明还提供了上述技术方案所述胺肟基多孔骨架材料在吸附分离铀离子中的应用。

优选的，所述胺肟基多孔骨架材料用于吸附含铀废液或海水中的铀离子。