一种冠醚修饰的多孔晶体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种冠醚修饰的多孔晶体及其制备方法和应用，属于铀污染处理技术领域。本发明专利技术将含有羧基或者氨基的冠醚修饰在多孔晶体的空腔内部，得到的材料表现出独特的铀酰离子的选择性吸附，能够从海水中高效富集铀酰离子，为铀酰离子捕获提供了新的化学识别结构，可用于天然海水环境中铀的实际提取。本发明专利技术的多孔晶体包括金属有机框架(MOFs)、共价有机框架(COFs)、介孔二氧化硅、介孔碳。本发明专利技术中含有羧基或者氨基的冠醚修饰通过共价键和配位键修饰在多孔晶体的孔道内部，且含有羧基或者氨基的冠醚能够对铀酰离子进行特异性识别，形成独特的纳米限域结构有利于富集铀酰离子。形成独特的纳米限域结构有利于富集铀酰离子。形成独特的纳米限域结构有利于富集铀酰离子。

【技术实现步骤摘要】
一种冠醚修饰的多孔晶体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及铀污染处理
，尤其涉及一种冠醚修饰的多孔晶体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]从海水中回收铀是满足铀需求增长的一种潜在策略。虽然从海水中回收铀已经做了许多努力，但通过吸附剂提取铀似乎是目前最可行的方法。然而，海洋中铀浓度只有3.3ppb(十亿分之一)，从海水中提取铀受到海洋干扰因素的严重阻碍，包括相互竞争的金属离子和海洋生物污染，这使得从海水中提取铀具有挑战性。由于现有配位官能团对铀的特异性和亲和力较低，吸附剂对干扰金属离子的吸附能力较强，导致对铀酰离子的吸附能力较弱。例如，在海洋环境中，使用最广泛的酰胺肟基对钒的选择性高于铀。低选择性和低亲和力不仅限制了铀的吸附容量，而且延长了平衡吸附的时间。因此，开发对铀酰具有高度特异性的新型配位官能团，则很有可能提高从海水中提取铀的效率。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种冠醚修饰的多孔晶体及其制备方法和应用。本专利技术制得的冠醚修饰的多孔晶体对铀酰离子的富集效果好。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种冠醚修饰的多孔晶体的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将多孔晶体分散在有机溶剂中，得到分散液；
[0007]将所述分散液与含有羧基或者氨基的冠醚混合，得到所述冠醚修饰的多孔晶体。
[0008]优选地，所述多孔晶体包括金属有机框架、共价有机框架、介孔二氧化硅和介孔碳中的一种或多种。
[0009]优选地，所述多孔晶体与含有羧基或者氨基的冠醚的质量比为1：1。
[0010]优选地，所述多孔晶体与有机溶剂的用量比为1mg：1mL。
[0011]优选地，所述含有羧基的冠醚包括冠醚7
‑
羧基，所述含有氨基的冠醚包括4'
‑
氨基苯并
‑
18
‑
冠醚
‑
6。
[0012]优选地，所述混合后还包括依次进行固液分离和干燥，所述固液分离为离心，所述离心的转速为10500rpm，时间为15min。
[0013]优选地，所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为80℃，时间为12h。
[0014]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的冠醚修饰的多孔晶体，包括多孔晶体和负载在所述多孔晶体空腔内部的含有羧基或者氨基的冠醚。
[0015]本专利技术还提供了上述技术方案所述的冠醚修饰的多孔晶体在吸附铀酰离子中的应用。
[0016]优选地，所述铀酰离子为海水中的铀酰离子。
[0017]本专利技术提供了一种冠醚修饰的多孔晶体的制备方法，包括以下步骤：将多孔晶体
分散在有机溶剂中，得到分散液；将所述分散液与含有羧基或者氨基的冠醚混合，得到所述冠醚修饰的多孔晶体。
[0018]本专利技术受冠醚的高选择性、高亲和配位空间结构在铀酰结合中的作用启发，通过化学键和配位键在多孔晶体的孔道内修饰含有羧基或者氨基的冠醚分子，制备了一种冠醚修饰的多孔晶体，能够用于天然海水中快速提取铀。本专利技术根据含有羧基或者氨基的冠醚分子高结合能和多孔晶体合适的空腔尺寸，含有羧基或者氨基的冠醚通过共价键和配位键修饰在多孔晶体的孔道内部，且含有羧基或者氨基的冠醚能够对铀酰离子进行特异性识别，形成独特的纳米限域结构，有利于富集铀酰离子，制得的冠醚修饰的多孔晶体对铀酰离子具有较高的选择性，多孔晶体孔道内部的限域结构与铀酰离子的强配位作用力增加了在海水中对铀酰的精准识别捕获，进一步提高对铀酰离子的吸附效果。实施例的数据表明，在天然海水中，冠醚修饰的多孔晶体经过5天和30天的现场试验，具有铀提取能力强、吸附速度快等优点，是一种很有前途的工业海水富集铀的冠醚修饰的多孔晶体。
附图说明
[0019]图1中a为冠醚修饰的多孔晶体吸附铀的吸附效率图，b为冠醚修饰的多孔晶体的吸附效率的数据用Langmuir模型拟合曲线，c为冠醚修饰的多孔晶体的吸附效率的Freundlich模型拟合曲线；
[0020]图2为冠醚修饰的多孔晶体的浓度和盐浓度对铀吸附效率的影响；
[0021]图3中a为冠醚修饰的多孔晶体对金属离子的选择性吸收，b为冠醚修饰的多孔晶体对不同干扰金属离子的分布因子(K
d
)；
[0022]图4为冠醚修饰的多孔晶体在铀酰离子吸附中的回收利用；
[0023]图5为冠醚修饰的多孔晶体从天然海水中萃取铀的动力学。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种冠醚修饰的多孔晶体的制备方法，包括以下步骤：
[0025]将多孔晶体分散在有机溶剂中，得到分散液；
[0026]将所述分散液与含有羧基或者氨基的冠醚混合，得到所述冠醚修饰的多孔晶体。
[0027]在本专利技术中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
[0028]本专利技术将多孔晶体分散在有机溶剂中，得到分散液。
[0029]在本专利技术中，所述多孔晶体优选包括金属有机框架(MOFs)、共价有机框架(COFs)、介孔二氧化硅和介孔碳中的一种或多种。
[0030]在本专利技术中，所述多孔晶体与有机溶剂的用量比优选为1mg：1mL。
[0031]在本专利技术中，所述有机溶剂优选包括乙醇、甲醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种或多种。
[0032]得到分散液后，本专利技术将所述分散液与含有羧基或者氨基的冠醚混合，得到所述冠醚修饰的多孔晶体。
[0033]在本专利技术中，所述多孔晶体与含有羧基或者氨基的冠醚的质量比优选为1：1。
[0034]在本专利技术中，所述含有羧基的冠醚优选包括冠醚7
‑
羧基，cas号为1207563
‑
98
‑
1，别名2,3,5,6,8,9,11,12,14,15,17,18
‑
十二氢苯并[b][1,4,7,10,13,16,19]七氧杂环二
十一烷
‑
21
‑
羧酸。
[0035]在本专利技术中，所述含有氨基的冠醚优选包括4'
‑
氨基苯并
‑
18
‑
冠醚
‑
6，cas号为68941
‑
06
‑
0。
[0036]在本专利技术中，所述混合后优选还包括依次进行固液分离和干燥，所述固液分离为离心，所述离心的转速优选为10500rpm，时间优选为15min。
[0037]在本专利技术中，所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度优选为80℃，时间优选为12h。
[0038]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的冠醚修饰的多孔晶体，包括多孔晶体和负载在所述多孔晶体空腔内部的含有羧基或者氨基的冠醚。
[0039]本专利技术还提供了上述技术方案所述的冠醚修饰的多孔晶体在吸附铀酰离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冠醚修饰的多孔晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将多孔晶体分散在有机溶剂中，得到分散液；将所述分散液与含有羧基或者氨基的冠醚混合，得到所述冠醚修饰的多孔晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔晶体包括金属有机框架、共价有机框架、介孔二氧化硅和介孔碳中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述多孔晶体与含有羧基或者氨基的冠醚的质量比为1：1。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述多孔晶体与有机溶剂的用量比为1mg：1mL。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述含有羧基的冠醚包括冠醚7
‑
羧基，所述含有氨基的冠醚包括4'
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：邢航，杨晓鑫，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：