一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用。所述双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料为P[C4(VIM)2]Cl2@MIL

【技术实现步骤摘要】
一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于吸附材料合成
，具体涉及一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料及其制备方法和在吸附放射性金属锝中的应用。

技术介绍

[0002]锝(
99
Tc)是核废料中最危险的放射性同位素之一，具有半衰期长(t
1/2
＝2.13
×
105yrs)、核裂变产率高、环境流动性强、废液玻璃化过程挥发性强等特点。
99
Tc主要以稳定氧化态(TcO4‑
)的形式存在于核燃料废水中。TcO4‑
的溶解度高(11.3mol L
‑1，20℃)，极易在地壳表层传播，对水环境构成巨大威胁。但由于体系中存在强辐射场、高酸碱度和大量共存离子的干扰，从核废料和污染地下水中选择性和有效地固定
99
Tc仍然是一个长期的挑战。ReO4‑
是一种与TcO4‑
结构相似的非放射性类似物，在实验室中，ReO4‑
常常被用来评估TcO4‑
的去除效果。
[0003]目前去除TcO4‑
(ReO4‑
)的方法包括还原法、溶剂萃取法、离子交换法和沉淀法。这些方法的缺点在于吸附量小，选择性和再生性差，操作过程繁琐，能耗大和造成二次污染。而吸附法往往具有较大的吸附容量、良好的再生性能和选择性，还具有环境友好，动力学快速，操作简单等优点。
[0004]离子液体(ILs)具有可忽略的蒸气压、热稳定性、化学耐久性、高离子电导率、广泛的电化学稳定性窗口和结构可调控等优良特性。其中咪唑类离子液体因具有丰富的氮元素而被认为是捕获TcO4‑
(ReO4‑
)的最佳材料之一，但离子液体的流动性阻碍了其应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料的制备及应用。本专利技术的复合材料制备方法简单、绿色，以双乙烯基咪唑为吸附官能团，对金属锝表现出优异的吸附能力、良好的选择性，同时具有优良的再生性能。本专利技术安全、节能环保、具有实际应用性。
[0006]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料，所述双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料为P[C4(VIM)2]Cl2@MIL
‑
101，是以双乙烯咪唑离子液体([C4(VIM)2]Cl2)为吸附官能团，二乙烯基苯(DVB)作交联剂，2,2
‑
偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，MIL
‑
101为基体材料，通过物理研磨的非均相法合成。
[0007]一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将1
‑
乙烯基咪唑与二氯烷烃混合于无水甲醇中，氮气氛围下升温至343
‑
353K，回流搅拌24
‑
48h，冷却至室温，用乙酸乙酯析出，并于323K真空条件下干燥过夜，得双乙烯咪唑离子液体([C4(VIM)2]Cl2)；
[0009](2)将对苯二甲酸、九水合硝酸铬和冰醋酸混合于去离子水中，室温下搅拌30min，将所得悬浊液置于Teflon衬里的高压釜中，升温至453
‑
473K下反应8
‑
12h，所得产物洗涤，
离心收集沉淀物，在423K的真空干燥箱内干燥过夜，得到MIL
‑
101；
[0010](3)取活化后的MIL
‑
101、[C4(VIM)2]Cl2、DVB和AIBN，混合于研钵中，加入适量无水乙醇，研磨至表面干燥，将所得混合物转移至密封的三口烧瓶中，在氮气保护下升温至343
‑
353K下反应16
‑
24h，所得产物用乙醇和甲醇洗涤，在333K的真空条件下干燥过夜，得双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料(P[C4(VIM)2]Cl2@MIL
‑
101)。
[0011]优选地，上述的制备方法，按摩尔比，1
‑
乙烯基咪唑:二氯烷烃＝2
‑
2.5:1。
[0012]优选地，上述的制备方法，所述二氯烷烃为1,4
‑
二氯丁烷。
[0013]优选地，上述的制备方法，步骤(2)中，按固液比，对苯二甲酸:九水合硝酸铬:冰醋酸:去离子水＝1g:2
‑
2.5g:1.30
‑
1.75mL:25
‑
32mL。
[0014]优选地，上述的制备方法，步骤(3)中，按摩尔比，DVB:[C4(VIM)2]Cl2＝0.5
‑
3:1。
[0015]优选地，上述的制备方法，步骤(3)中，AIBN的质量为DVB和[C4(VIM)2]Cl2总质量的1
‑
3％。
[0016]优选地，上述的制备方法，步骤(3)中，按质量比，MIL
‑
101:[C4(VIM)2]Cl2＝1:3.0
‑
5.0。
[0017]本专利技术提供的一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料作为吸附剂在去除核废液中放射性金属锝和稀散金属铼中的应用。
[0018]优选地，方法如下：调节含铼溶液的pH为1
‑
7，加入复合材料P[C4(VIM)2]Cl2@MIL
‑
101，振荡吸附4
‑
12h后，用洗脱剂进行洗脱。
[0019]优选地，所述洗脱剂是浓度为0.6
‑
3.2mol L
‑1的HNO3。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021](1)本专利技术中，利用双乙烯基咪唑为吸附官能团，比单乙烯基咪唑离子液体拥有更加丰富的吸附位点，可以大大提高对TcO4‑
(ReO4‑
)的吸附。
[0022](2)本专利技术中，利用MIL
‑
101作为吸附剂的基体材料，因其具有较高的比表面积，高度有序的孔结构和较多的特定活性位点以及良好的稳定性，既可以提高材料的孔隙率，进一步增大吸附量，还可以提高吸附动力学，减少耗能。本专利技术，选择了比表面积大，特定活性位点多、孔结构高度有序、稳定性良好的金属有机骨架MIL
‑
101作为基体材料，通过固相研磨和无溶剂聚合的非均相合成法，将离子液体以聚离子液体的形式固定在MIL
‑
101的内部及表面，不仅增大了材料的比表面积，而且引入了更多的吸附位点，有利于放射性金属锝的去除。
[0023](3)本专利技术，通过物理研磨后再聚合的方法，将离子液体在MIL
‑
101骨架上原位聚合，不仅没有因为化学键的连接而占用过多的吸附位点，还引入了更多的离子液体吸附官能团；此外，聚合过程没有溶剂参与，不仅降低了环境污染，而且节约了生产成本和能耗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料，其特征在于，所述双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料为P[C4(VIM)2]Cl2@MIL
‑
101，是以双乙烯咪唑离子液体[C4(VIM)2]Cl2为吸附官能团，二乙烯基苯DVB作交联剂，2,2
‑
偶氮二异丁腈AIBN为引发剂，MIL
‑
101为基体材料，通过物理研磨的非均相法合成。2.权利要求1所述的一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将1
‑
乙烯基咪唑与二氯烷烃混合于无水甲醇中，氮气氛围下升温至343
‑
353K，回流搅拌24
‑
48h，冷却至室温，用乙酸乙酯析出，并于323K真空条件下干燥过夜，得双乙烯咪唑离子液体[C4(VIM)2]Cl2；(2)将对苯二甲酸、九水合硝酸铬和冰醋酸混合于去离子水中，室温下搅拌30min，将所得悬浊液置于Teflon衬里的高压釜中，升温至453
‑
473K下反应8
‑
12h，所得产物洗涤，离心收集沉淀物，在423K的真空干燥箱内干燥过夜，得到MIL
‑
101；(3)取活化后的MIL
‑
101、[C4(VIM)2]Cl2、DVB和AIBN，混合于研钵中，加入适量无水乙醇，研磨至表面干燥，将所得混合物转移至密封的三口烧瓶中，在氮气保护下升温至343
‑
353K下反应16
‑
24h，所得产物用乙醇和甲醇洗涤，在333K的真空条件下干燥过夜，得双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料P[C4(VIM)2]Cl2@MIL...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄振宁，黄孟楠，赵雯艳，卢安平，郝晓迈，熊英，单炜军，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：