一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法及应用，属于环境保护技术领域。本发明专利技术将5,5',5'

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于环境保护
，具体涉及一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]稀土资源的开发利用极大地促进了经济社会发展，然而稀土尾矿废液的不当处置导致了放射性铀元素污染问题。铀有放射性和化学毒性，对生态系统和人类健康构成威胁。因此，开发新型高效铀吸附剂对于稀土工业可持续发展至关重要。共价有机框架(COFs)具有结晶度高、通道结构规整、化学水解稳定性高等优点，是一种很有前景的吸附剂。目前，席夫碱COFs、sp
2 c COFs和聚芳醚COFs等已用于铀酰离子(UO
22+
)的吸附。席夫碱COFs通过高度可逆的亚胺键连接，稳定性较差，影响其实际应用性能(W.
‑
R.Cui,F.
‑
F.Li,R.
‑
H.Xu,C.
‑
R.Zhang,X.
‑
R.Chen,R.
‑
H.Yan,R.
‑
P.Liang,J.
‑
D.Qiu,Regenerable covalent organic frameworks for photo
‑
enhanced uranium adsorption from seawater,Angew.Chem.Int.Ed.59(2020)17684
‑
17690.)。sp
2 c COFs和聚芳醚COFs分别由不可逆的碳碳双键和醚键连接，在实际应用中具有良好的稳定性(W.
‑
R.Cui,C.
‑
R.Zhang,W.Jiang,F.
‑
F.Li,R.
‑
P.Liang,J.Liu,J.
‑
D.Qiu,Regenerable and stable sp
2 carbon
‑
conjugated covalent organic frameworks for selective detection and extraction of uranium,Nat.Commun.11(2020)436.；X.Guan,H.Li,Y.Ma,M.Xue,Q.Fang,Y.Yan,V.Valtchev,S.Qiu,Chemically stable polyarylether
‑
based covalent organic frameworks,Nature Chem.11(2019)587
‑
594.)。最近，通过不可逆的酰亚胺缩合反应构建聚酰亚胺COFs(称为PI
‑
COF)受到了关注。由于其优异的热稳定性、化学稳定性、抗辐射性和出色的机械性能，PI
‑
COF在应用中具有重要意义(Q.Fang,Z.Zhuang,S.Gu,R.B.Kaspar,J.Zheng,J.Wang,S.Qiu,Y.Yan,Designed synthesis of large
‑
pore crystalline polyimide covalent organic frameworks,Nat.Commun.5(2014)4503.)。此外，合理设计靶向UO
22+
纳米陷阱是制备新型高效UO
22+
吸附剂的有力手段(A.S.Ivanov,B.F.Parker,Z.Zhang,B.Aguila,Q.Sun,S.Ma,S.Jansone
‑
Popova,J.Arnold,R.T.Mayes,S.Dai,V.S.Bryantsev,L.Rao,I.Popovs,Siderophore
‑
inspired chelator hijacks uranium from aqueous medium,Nat.Commun.10(2019)819)。然而，PI
‑
COF的发展仍处于起步阶段，尚未见其在放射性核素提取及去除方面的应用，且高选择性UO
22+
纳米陷阱的设计仍是其在放射性核素去除领域的难点。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供了一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法及应用。本专利技术通过富氮单体5,5',5'
‑
(1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6
‑
三基)三(吡啶
‑2‑
胺)(TTPA)与均苯四甲酸二酐(PMDA)之间的酰亚胺反应，制备了一种新型聚酰亚胺共价有机框架PI
‑
COF
‑
6。富氮单体TTPA中大量的吡啶氮官能团，不仅提高了PI
‑
COF
‑
6对UO
22+
的亲和力，而且TTPA中的吡啶氮
与C4N酰亚胺五元环中的叔胺氮以及羰基氧协同作用，构建了新型UO
22+
捕获纳米陷阱(N
‑
N
‑
O)，使得PI
‑
COF
‑
6对UO
22+
具有优异的吸附选择性以及还原能力，可用于对稀土尾矿废液中UO
22+
的高效吸附。本专利技术方法制备的聚酰亚胺共价有机框架具有制备方法简单、结晶度高、孔道结构规整以及对UO
22+
的吸附速率快且选择性好等特点，有良好的应用前景。
[0004]为实现上述目的，本专利技术具体采用如下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法，包括以下步骤：
[0006]1)以5,5',5'
‑
(1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6
‑
三基)三(吡啶
‑2‑
胺)和均苯四甲酸二酐作为反应原料，再加入N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮和1,3,5
‑
均三甲苯，将混合液超声处理后加入异喹啉，得到反应混合液；
[0007]2)将装有反应混合液的容器通过冷冻
‑
解冻循环脱气，火焰密封后于160
‑
240℃加热3
‑
7天，冷却过滤收集沉淀，经洗涤干燥后得到聚酰亚胺共价有机框架。
[0008]进一步地，步骤1)所述5,5',5'
‑
(1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6
‑
三基)三(吡啶
‑2‑
胺)和均苯四甲酸二酐的物质量之比为(0.1
‑
1)：1。
[0009]进一步地，步骤1)所述N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、1,3,5
‑
均三甲苯和异喹啉的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以5,5',5'
‑
(1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6
‑
三基)三(吡啶
‑2‑
胺)和均苯四甲酸二酐作为反应原料，再加入N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮和1,3,5
‑
均三甲苯，将混合液超声处理后加入异喹啉，得到反应混合液；2)将装有反应混合液的容器通过冷冻
‑
解冻循环脱气，火焰密封后于160
‑
240℃加热3
‑
7天，冷却过滤收集沉淀，经洗涤干燥后得到聚酰亚胺共价有机框架。2.根据权利要求1所述一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法，其特征在于，步骤1)所述5,5',5'
‑
(1,3,5
‑
三嗪
‑
2,4,6
‑
三基)三(吡啶
‑2‑
胺)和均苯四甲酸二酐的物质量之比为(0.1
‑
1)：1。3.根据权利要求1所述一种聚酰亚胺共价有机框架的制备方法，其特征在于，步骤1)所述N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、1,3,5
‑
均三甲苯和异喹啉的体积比为(5
‑
15)：(5
‑
15)：1。4.权利要求1
‑
3任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱建丁，晏润寒，梁汝萍，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：