一种用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架及其制备方法和应用。本发明专利技术所提供的用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架不仅具有化学以及热力学稳定性好，比表面积大的优点，而且还具有高孔隙率，丰富的螯合位点优势，能够表现出优异的金回收性能，在金离子吸附过程中，具有优异的吸附选择性，能够将金离子原位还原成金纳米粒子。且本发明专利技术提供的共价三嗪框架用于回收黄金时能无污染或低污染地回收二次电子垃圾中的黄金，极大的减少贵金属的浪费，提高了黄金回收率。提高了黄金回收率。提高了黄金回收率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于属于材料制备及环境
，具体涉及一种用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架及其制备方法和应用

技术介绍

[0002]黄金经济价值高，化学稳定性强，已被广泛应用于航空航天、医药、储能、催化、电子电气设备等领域。随着科学的进步，黄金已成为现代工业和尖端技术不可缺少的材料之一。然而，黄金开采技术的高难度和有限的黄金储量导致了全球范围内严重的黄金供应危机。黄金需求的增长在一定程度上推动了黄金回收技术的发展。随着科学技术的进步，废弃电子电气设备已成为全球每年增长最快的废物之一，2016年废弃电子电气设备的排放数量已经达到4470万吨。因此，从二次电子垃圾中回收黄金的技术不仅被认为是缓解电子电气设备频繁更新所造成的环境污染的一种方法，也是再生黄金资源回收利用的宝贵策略。
[0003]湿法冶金是目前从电子垃圾中提取黄金的常用方法。详细地说，AuCl4–
是通过使用普通、廉价、毒性较小的盐酸作为渗出剂在水溶液中形成的。因此，从废弃电子电气设备中提取黄金要求吸附剂具有高稳定性。近年来，研究者们已开发出许多吸附剂并显示出良好的金吸附能力，例如树脂、生物吸附剂、纤维素、活性炭等。然而，这些吸附剂大多缺乏可重复使用性、足够的官能团密度和高孔隙率。面对这些严峻的形势，必须探索新的途径来提高金的回收性能，包括开发新型吸附剂或官能团。因此，设计出具有优异吸附性能的金吸附剂是非常有必要的。
[0004]多孔有机聚合物在许多成熟应用和新兴技术中发挥着重要作用，如吸附、气体储存和分离、催化等。在二次黄金回收工艺方面，多孔有机聚合物由于其稳定性高、比表面积大、可设计性好、吸附位点多等优点，被认为是潜在的黄金吸附剂。由Antonietti和Thomas开创的共价三嗪框架作为多孔有机聚合物的一个重要分支，是通过特定结构单元的共价键合获得的含氮多孔有机骨架。近年来，含有富氮骨架的共价三嗪框架对金属离子的吸附取得了有效的成果。尽管如此，目前还没有关于利用共价三嗪框架从二次电子垃圾中回收黄金的报道，共价三嗪框架在黄金回收方向上仍有待探索的潜力。
[0005]氨基单元作为满足金回收要求的常用官能团，已被用作持久性有机污染物中的吸附官能团，根据硬软酸碱原理，具有N供体原子官能团的多孔材料更有利于金的吸附，因此共价三嗪框架骨架上修饰氨基官能团除了具有优异的孔隙率和稳定性外，还能保证共价三嗪框架具有可观的金回收性能。因此，氨基修饰的共价三嗪框架作为一种新型金吸附剂将具有广阔的应用前景。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架及其制备方法和应用。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架，所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架的结构如下：
[0009][0010]其中，Ar环表示其中，Ar环表示表示结构无限延伸。
[0011]本专利技术中提供的用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架通过进行氨基修饰，具有稳定性好、孔隙率高的特点，对金离子具有高的吸收能力和选择性，在吸附过程中能将金离子原位还原为金纳米颗粒，可更好的应用于回收黄金工艺，而且所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架可重复使用，具有使用周期长的优点。
[0012]优选地，所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架的孔径分布为1
–
500nm，例如可以是10nm、50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm或450nm等。
[0013]优选地，所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架的比表面积为100
–
2500m2/g，例如可以是200m2/g、500m2/g、700m2/g、1000m2/g、1200m2/g、1500m2/g、1800m2/g、2000m2/g、2200m2/g或2400m2/g等。
[0014]上述各项数值范围内的具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述的用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将含有氰基和氨基的有机单体和路易斯酸催化剂混合后进行离子热反应，然后与去离子水搅拌混合，再加入无机酸，搅拌后过滤得到所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架；
[0016]所述含有氰基和氨基的有机单体为(2Z,2'Z)
‑
3,3'
‑
(1,4
‑
亚苯基)双(3
‑
氨基丙烯腈)或(2Z,2'Z)
‑
3,3'
‑
([1,1'
‑
联苯]‑
4,4'
‑
二基)双(3
‑
氨基丙烯腈)。
[0017]本专利技术提供的方法中通过将含有氰基和氨基的有机单体和路易斯酸催化剂进行离子热反应，可以使制备得到的共价三嗪框架热稳定性更好、孔隙率更高，且具有丰富的螯合位点的优势，进而使共价三嗪框架用于回收黄金时具有优异的金吸附选择性和超高的金回收率，且本专利技术的制备方法还具有所用的原料便宜易得，产品合成产率高的优势。
[0018]优选地，所述路易斯酸催化剂包括氯化锌、五氧化二磷、多聚磷酸、三氟甲磺酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]优选地，所述路易斯酸催化剂为氯化锌。
[0020]优选地，所述无机酸包括HCl。
[0021]优选地，所述含有氰基和氨基的有机单体的制备方法包括以下步骤：
[0022](1)将含氰基的有机单体添加到乙腈和苯的混合液中，随后在搅拌下加入叔丁醇钾得到混合溶液，所述含氰基的有机单体包括对苯二甲腈或4,4'
‑
联苯甲腈；
[0023](2)将步骤(1)得到的混合溶液继续搅拌，然后加入碱性溶液后搅拌过滤收集不溶物；
[0024](3)然后步骤(2)得到的不溶物溶解在含氨基的有机单体中，所述含氨基的有机单体包括N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)，然后加入甲醇和水的混合溶液，过滤，冲洗，干燥后收集白色沉淀即得。
[0025]优选地，步骤(2)中第一次搅拌时间为48
‑
96h，例如可以是50h、55h、60h、65h、70h、75h、80h、85h、90h或95h等，优选为72h。
[0026]优选地，步骤(2)中第二次搅拌时间为0.5
‑
1.5h，例如可以是0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h或1.4h等。
[0027]优选地，步骤(2)所述碱性溶液包括碳酸氢钾溶液。
[0028]优选地，所述离子热反应的温度为350
‑
450℃，反应时间为55本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架，其特征在于，所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架的结构如下：其中，Ar环表示其中，Ar环表示表示结构无限延伸。2.根据权利要求1所述的用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架，其特征在于，所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架的孔径分布为1
–
500nm；优选地，所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架的比表面积为100
–
2500m2/g。3.一种如权利要求1或2所述的用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将含有氰基和氨基的有机单体和路易斯酸催化剂混合后进行离子热反应，然后与去离子水搅拌混合，再加入无机酸，搅拌后过滤得到所述用于黄金回收的氨基功能化共价三嗪框架；所述含有氰基和氨基的有机单体为(2Z,2'Z)
‑
3,3'
‑
(1,4
‑
亚苯基)双(3
‑
氨基丙烯腈)或(2Z,2'Z)
‑
3,3'
‑
([1,1'
‑
联苯]
‑
4,4'
‑
二基)双(3
‑
氨基丙烯腈)。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述路易斯酸催化剂包括氯化锌、五氧化二磷、多聚磷酸、三氟甲磺酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述路易斯酸催化剂为氯化锌；优选地，所述无机酸包括HCl。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述含有氰基和氨基的有机单体的制备方法包括以下步骤：(1)将含氰基的有机单体添加到乙腈和苯的混合液中，随后在搅拌下加入叔丁醇钾得到混合溶液，所述含氰基的有机单体包括对苯二甲腈或4,4'
‑
联苯甲腈；(2)将步骤(1)得到的混合溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩宝航，孔慧渊，陶友，丁雪松，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：