[发明专利]一种钴基金属有机框架的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种钴基金属有机框架的制备方法及应用，属于环境保护技术领域。本发明将Cosupgt;2+/supgt;与1,3,5‑三咪唑基苯通过溶剂热反应合成钴基金属有机框架，其具有良好的化学稳定性和热稳定性，在极端条件下仍保持结构稳定。本发明钴基金属有机框架可实现对碘的高效吸附，且在高达200℃的温度下才会释放出碘，表明本发明方法合成的钴基金属有机框架对碘的强滞留作用。本发明制备钴基金属有机框架的方法简单、结构稳定、成本低、环境友好，实现了碘的高效捕获，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种钴基金属有机框架的制备方法及应用。

背景技术

电能的生产和消费一直是全世界讨论的焦点，全球温室气体排放的增加迫使人们使用化石燃料以外的能源，核能即作为主要的替代能源之一(Gogia A,Das P,Mandal SK.Tunable strategies involving flexibility and angularity of dual linkers fora 3D metal-organic framework capable of multimedia iodine capture.ACS AppliedMaterialsInterfaces,2020,12(41):46107-46118)。然而，核燃料产生的挥发性放射性废料(如¹²⁹I,¹⁴CO₂,⁸⁵Kr,³H)引起了人们的极大关注，其中，最大的问题之一是高挥发性的含碘放射性物质的产生。I₂对人体的影响与负责基本生物功能的甲状腺的正常功能有关。此外，由于放射性碘-129的放射性半衰期长(1.57×10⁷年)、挥发性高以及对人类和环境的有害影响，需要开发有效的方法解决碘的有效捕获和储存问题(Küpper F C,Feiters M C,Olofsson B,et al.Commemorating two centuries of iodine research:aninterdisciplinary overview of current research.Angewandte ChemieInternational Edition,2011,50(49):11598-11620)。研究表明，浸渍胺的活性炭、银功能化的二氧化硅和沸石(Chapman K W,Chupas P J,Nenoff T M.Radioactive iodinecapture in silver-containing mordenites through nanoscale silver iodideformation.Journal of the American Chemical Society,2010,132(26):8897-8899)等吸附剂可用于捕获碘。随后有机聚合物、共价有机框架(COFs)、金属-有机框架(MOFs)材料也在该领域得到应用。与孔隙分布不规则的有机聚合物和COFs相比，MOFs具有一定的结晶顺序、孔隙率、热稳定性和化学稳定性(Nenoff T M.MOF membranes put to thetest.Nature Chemistry,2015,7(5):377-378)，是优秀的吸附剂候选材料。由于高摩尔质量的I₂在宿主结构中具有较高的扩散活化能垒，使得探索分子I₂与多孔有机聚合物的结合变得困难。因此，为构建新型吸附剂实现碘的高效捕获，应考虑影响I₂承载能力和吸附效率等因素，特别是主客体之间的相互作用。基于孔内固有的限制效应，MOFs可以增强宿主和客体之间的相互作用，有理想的表面结合位点。因此，新型MOFs的开发对实现碘的高效捕获具有重要意义，CdL2-MOF、MIL系列、Zn-tetrazolate MOF、ZIF-8和UiO-66PYDC已用于捕获碘。但是MOFs在该领域的研究仍然非常有限。此外，由于I₂具有很高的挥发性，开发对气相中的碘具有强滞留作用的材料也至关重要。

发明内容