[发明专利]一种含冠醚二维共价有机框架材料的制备方法及其在锶离子吸附分离中的应用

说明书

本发明公开一种含冠醚二维共价有机框架材料的制备方法及其在锶离子吸附分离中的应用，制备方法包括：1)将含冠醚的前驱体通过有机合成反应制备得到冠醚醛基化单体；2)利用溶剂热的方式合成含冠醚的共价有机框架材料：将18‑冠醚‑6功能基团引入了共价有机框架材料的结构中用于锶离子的吸附分离工作；共价有机框架材料是以共价键连接的、由轻质元素组成的具有高结晶性、高比表面积、良好热稳定性的框架材料，18‑冠醚‑6与锶离子有大小相当的空腔尺寸，将十八冠六醚引入至COF骨架，所制备的材料具有良好的锶吸附能力，吸附容量可以达到26mg/g，且在多种竞争离子的存在下，对锶依然有良好的选择性吸附能力。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，特别涉及一种含冠醚二维共价有机框架材料的制备方法及其在锶离子吸附分离中的应用。

背景技术

⁹⁰Sr是在核燃料及乏燃料后处理方面最受关注的核素之一，半衰期为29年，具有持续的放射危害性。放射性锶由于与钙离子等物理化学性质相似而易进入人体内，并在骨骼中积累，从而增加患癌、患白血病的风险。

目前，针对放射性核素锶的处理方法主要有化学沉淀法、溶剂萃取法和吸附法。化学沉淀法(Tan,S.-H.,et al,Hydrothermal removal of Sr²⁺in aqueous solution viaformation of Sr-substituted hydroxyapatite.J Hazard Mater 2010,179(1),559-563.)是基于溶度积的原理，使用沉淀剂，如磷酸盐、杂多酸、多卤化物等，使放射性元素形成难溶盐，从而达到分离去除的目的。此方法适用于对离子浓度较高的体系，然而，在放射性废水中，大多数核素的浓度很低，因此该方法的去除效率并不高。溶剂萃取法主要是利用冠醚及其衍生物(Sharma,J.N.,et al,Separation of strontium-90from a highlysaline high level liquid waste solution using4,4′(5′)-[di-tert-butyldicyclohexano]-18-crown-6+isodecyl alcohol/n-dodecane solvent.Separationand Purification Technology 2019,229,115502)等将离子分离，这种方式是液液萃取的方式，需要使用大量的有机溶剂，冠醚组分在使用过程中也会有较大的损失，这限制了其在实际工业中的应用。吸附法是目前最受关注的主流方法，吸附剂来源广泛，包括有机树脂、无机离子交换剂、生物吸附剂等，操作简便、成本低廉。因此，开发制备用于吸附锶离子的新型吸附剂成为研究的关键。

发明内容

本发明目的在于提供了一种含冠醚二维共价有机框架材料的制备方法及其在锶离子吸附分离中的应用，所制备的材料具有高水平的锶吸附容量及选择性。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种含冠醚二维共价有机框架材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将含冠醚的前驱体通过有机合成反应制备得到冠醚醛基化单体；

2)利用溶剂热的方式合成含冠醚的共价有机框架材料：

将100-200mg的所述冠醚醛基单体与90-180mg的四(4-氨基联苯基)乙烯加入到10mL长颈玻璃管中，接着加入3-4mL的溶剂超声均匀后加入400-500微升浓度为6-9M的乙酸催化剂，将混合物陈化放置1.5-2.0小时后冻抽三次使真空度降至100Pa以下然后使用喷枪火焰封管，在90-120℃下反应48-72h，反应结束后离心收集固体产物，使用石油醚浸泡材料24-48h，70-80℃真空干燥得到含冠醚共价有机框架材料。

进一步，所述步骤1)包括：