一种巯基功能化β-酮烯胺结构的共价有机框架材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于环境分析化学和新材料制备技术领域，具体涉及一种巯基功能化β

【技术实现步骤摘要】
一种巯基功能化
β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于环境分析化学和新材料制备
，具体涉及一种巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]重金属具有较强的毒性，并沿着食物链传递、生物富集、累积，对环境和人类健康构成严重威胁，分析检测环境样品中重金属含量对环境监测和人类健康风险评估具有重要意义。然而，重金属通常以极低的水平存在于复杂的样品基质中，直接仪器分析时，仪器检出限接近甚至高于真实环境样品中重金属的浓度，并且基质干扰严重。必须进行适当的分离富集才能实现环境样品中重金属含量的准确分析。因此，开发适于分离富集环境样品中重金属的新型材料对其准确分析非常重要。
[0004]共价有机框架(COFs)是一类新兴的多孔结晶材料，由轻元素(碳、氢、氧、氮、硼)组成，通过共缩合反应形成的强动态共价键(例如：β
‑
烯胺酮、亚胺、腙和吖嗪键等)连接，这使得它们具有高的比表面积、永久的孔隙率和良好的化学和热稳定性等特征。共价有机框架材料应用于重金属去除和水体净化领域已有相关报导。然而，目前性质稳定、可重复利用，且能够实现环境水样品中痕量重金属定量分离富集的共价有机框架材料仍十分有限。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料，该材料应用于定量分离富集环境水样中重金属(Co
2+
、Ni
2+
、Cd
2+
)时，能够解决当前环境水样中痕量重金属分析时面临的复杂基质干扰、检测仪器灵敏度低的问题，且性质稳定，能够进行重复利用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供一种巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料，结构式如下：
[0008][0009]本专利技术第二方面提供上述巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1.将1,3,5
‑
三甲酰间苯三酚、2,5
‑
二乙烯基
‑
对苯二胺分散在1,3,5
‑
三甲基苯和1,4
‑
二氧六环中，向分散液中缓慢滴加乙酸，混合均匀；
[0011]S2.将步骤S1所得溶液进行水热反应，得到前驱体，用丙酮反复洗涤、干燥；
[0012]S3.将步骤S2所得前驱体材料中加入1,2
‑
乙二硫醇、偶氮二异丁腈和三氟甲苯，进行共沉淀反应，过滤收集沉淀，并用丙酮反复洗涤、干燥。
[0013]本专利技术第三方面提供一种上述巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料在分离富集环境水样中重金属(Co
2+
、Ni
2+
、Cd
2+
)中的应用，具体应用方法为：
[0014](1)利用制备的巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料制作在线固相萃取小柱；
[0015](2)利用流动注射系统的蠕动泵，分别吸取丙酮、硝酸、超纯水冲洗固相萃取小柱中填充的共价有机框架粉末材料，冲洗至流出液为中性，并用空气排空；
[0016](3)利用蠕动泵将样品溶液泵入固相萃取小柱；
[0017](4)利用蠕动泵泵入超纯水淋洗固相萃取小柱；
[0018](5)利用蠕动泵将硝酸泵入固相萃取小柱；
[0019](6)利用蠕动泵将硝酸洗脱液泵入电感耦合等离子体
‑
质谱，检测重金属含量；
[0020](7)利用蠕动泵分别吸取丙酮、硝酸、超纯水冲洗固相萃取小柱中填充的共价有机框架粉末材料，冲洗至流出液为中性，并用空气排空后进行下一次实验。
[0021]本专利技术的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：
[0022]本专利技术首次制备了一种巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料，首次应用于定量分离富集环境水样中痕量的Co
2+
、Ni
2+
、Cd
2+
。这种共价有机框架材料通过两步反应合成，包括1,3,5
‑
三甲酰间苯三酚和2,5
‑
二乙烯基
‑
对苯二胺之间的席夫碱反应形成共价有机框架前体材料，以及1,2
‑
乙二硫醇和共价有机框架前体材料之间的硫醇
‑
烯“点击”反应，得到了巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料。通过将制备的共价有机框架材料填充至自制的固相萃取小柱，并与电感耦合等离子体
‑
质谱联用，成功地预分离富集和检测环境水样中痕量的Co
2+
、Ni
2+
、Cd
2+
，改善电感耦合等离子体质谱检出限至1.46、1.38和0.10ng L
‑1。精密度均小于2.7％，线性范围为5
‑
1000ng L
‑1。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1中巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料的制备流程图。
[0024]图2为本专利技术实施例2中实验流程图。
[0025]图3为本专利技术实施例1中所制备的新型共价有机框架材料的扫描电子显微镜(SEM)图。
[0026]图4为本专利技术实施例1中所制备的新型共价有机框架材料的粉末X射线衍射(PXRD)图。
[0027]图5为本专利技术实施例1中所制备的新型共价有机框架材料的傅里叶变换
‑
红外光谱(FT
‑
IR)图。
[0028]图6为本专利技术实施例1中所制备的新型共价有机框架材料的X射线光电子能谱(XPS)图。
[0029]图7为本专利技术实施例1中所制备的新型共价有机框架材料的
13
C核磁共振光谱(NMR)图。
[0030]图8为本专利技术实施例1中所制备的新型共价有机框架材料的Brunauer
‑
Emmett
‑
Teller(BET)图。
[0031]图9为本专利技术实施例2中用于钴、镍、镉离子检测的校准曲线。
具体实施方式
[0032]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料，其特征在于：结构式如下：2.权利要求1所述的巯基功能化β
‑
酮烯胺结构的共价有机框架材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.将1,3,5
‑
三甲酰间苯三酚、2,5
‑
二乙烯基
‑
对苯二胺分散在1,3,5
‑
三甲基苯和1,4
‑
二氧六环中，向分散液中缓慢滴加乙酸，混合均匀；S2.将步骤S1所得溶液进行水热反应，得到前驱体，用丙酮反复洗涤、干燥；S3.将步骤S2所得前驱体材料中加入1,2
‑
乙二硫醇、偶氮二异丁腈和三氟甲苯，进行共沉淀反应，过滤收集沉淀，并用丙酮反复洗涤、干燥。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，1,3,5
‑
三甲酰间苯三酚、2,5
‑
二乙烯基
‑
对苯二胺的添加质量比为21：24，1,3,5
‑
三甲基苯和1,4
‑
二氧六环的体积比为1:1。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：乙酸的浓度为9mol L
‑1，添加体积为0.5mL。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，水热反应的条件为：在120℃下反应72小时。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，共沉淀反应的条件为：80℃下在N2气氛下搅拌48小时。7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，1,2
‑
乙二硫醇、偶氮二异丁腈和三氟甲苯的添加比为845mg：10m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莎莎，韩小璇，田永，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：