【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种叶芳烃，具体涉及一种螺旋桨叶片结构的叶芳烃，还涉及一种叶芳烃的合成方法，以及涉及一种叶芳烃在吸附i2或i3-方面的应用，属于碘污染防治。
技术介绍
1、随着能源需求的增加和二氧化碳排放的加剧，在过去的几十年里，核能作为一种替代的清洁能源受到了广泛关注。放射性碘，包括分子碘(i2)和少量的无机碘化物(如i-，i2n+1-和io3-)，是核燃料核裂变过程中产生的主要裂变产物之一。由于碘的挥发性，一旦发生核反应堆事故，放射性碘容易逃逸到环境中，成为放射性污染的主要来源。例如，129i具有长的半衰期(1.57×107年)，将对环境造成永久性污染，而131i挥发性强，影响人体代谢。因此，有效捕获放射性碘对核工业的发展和生态环境保护至关重要。
2、到目前为止，关于碘捕获材料的研究主要集中在包括沸石、金属有机框架(mofs)和共价有机框架(cofs)材料在内的固态材料上。然而，沸石的碘负载能力低和再生不完全，mofs相对较差的热稳定性和水稳定性，以及cofs苛刻的合成条件和不明确的化学结构，这些都显著限制了它们的进一步实际应用。因此，开发有前途和适当的吸附剂以捕获和储存核燃料中的放射性碘是非常重要的，但也是一个挑战。
3、由羟基或烷氧基取代的芳香环通过亚甲基或亚甲烯基桥连构成的大环芳烃，如杯[n]芳烃、柱[n]芳烃、联苯[n]芳烃、棱镜[n]芳烃和宝塔[n]芳烃等，在近年来受到了相当大的关注，原因在于它们的合成简便，以及在吸附、分离、储存碳氢化合物方面的巨大潜力，同时它们也是吸附放射性碘的良好候选材料
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷，本专利技术的第一个目的是在于提供一种叶芳烃，其是具有螺旋桨叶片结构和富含氮杂原子的大环芳烃，其不仅能捕获空气中的挥发性i2，还能快速、高效吸附水溶液中的i3-离子，可以作为碘吸附材料使用。
2、本专利技术的第二个目的是在于提供一种叶芳烃的合成方法，该方法简单易行，条件温和，生产成本低，可实现大规模生产。
3、本专利技术的第三个目的是在于提供一种叶芳烃的应用，将其作为i2或i3-吸附材料应用，具有吸附速率快、容量大、具有可回收性等特点，可以作为固定相用于柱装置，为净化含碘污染水开辟了新的途径。
4、为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种叶芳烃，其具有以下分子结构：
5、
6、本专利技术的叶芳烃属于大环芳烃，因其单晶结构显示器具有螺旋桨叶片结构，因此命名为bladearene(叶芳烃，即b1)。其主要是由苯四甲酸二酰亚胺单元与全甲基化的间苯二酚单元构筑而成，其具有螺旋桨叶片结构，不但构象稳定，且形成了尺寸更小的纳米级空腔，能够容纳i2分子或i3-离子，同时其环上富含氮杂原子，氮杂原子上的孤对电子可以转移到i2的反键轨道(s*)上形成强电荷转移复合物，从而对i2或i3-体现出高吸附活性，其不仅能够捕获空气中的挥发性i2，而且能够快速、高容量捕获水中的i3-离子。
7、本专利技术还提供了一种叶芳烃的合成方法，其包括以下步骤：
8、1)2,4-二甲氧基苄胺和1,2,4,5-苯四羧基酸酐通过亚胺化反应，得到中间体；
9、2)中间体与多聚甲醛进行缩合反应，即得；
10、所述中间体具有以下分子结构：
11、
12、作为一个优选的方案，所述2,4-二甲氧基苄胺和所述1,2,4,5-苯四羧基酸酐的摩尔比为2～2.5:1。2,4-二甲氧基苄胺和1,2,4,5-苯四羧基酸酐的理论摩尔比为2:1，适当过量的2,4-二甲氧基苄胺能够保证1,2,4,5-苯四羧基酸酐的两个酸酐基团充分亚胺化。
13、作为一个优选的方案，所述亚胺化反应的条件为：温度为100～120℃，时间为8～16h。在优选的反应条件下，能够保证1,2,4,5-苯四羧基酸酐的两个酸酐基团充分亚胺化，如果反应温度过低或时间过短，主要生成酰胺中间产物，进一步优选的反应温度为110～120℃，进一步优选的反应时间为10～14h。
14、作为一个优选的方案，所述中间体与多聚甲醛的摩尔比为1:3～5，其中，多聚甲醛以其包含的甲醛单元计量。多聚甲醛控制在适当的比例范围内，一方面，能够保证中间体充分转化，另一方面，可以控制获得以中间体为单元的三聚体结构，减少其他多聚体副产物的生成。
15、作为一个优选的方案，所述缩合反应的条件为：以三氟化硼乙醚为催化剂，温度为室温，时间为10～20min。缩合反应过程中通过使用三氟化硼乙醚作为催化剂可以在更温和的反应条件下进行，大大降低反应温度，缩短反应时间，提高转化率。
16、本专利技术还提供了一种叶芳烃的应用，其作为i2或i3-吸附材料应用。
17、作为一个优选的方案，所述叶芳烃应用于吸附空气中的i2蒸汽，或者，应用于吸附水溶液中的i3-。
18、相对现有技术，本专利技术技术方案带来的有益技术效果：
19、本专利技术的叶芳烃具有螺旋桨叶片结构，同时富含氮杂原子，其不仅能捕获空气中的挥发性i2，还能快速、高效吸附水溶液中的i3-离子，将其作为碘吸附材料使用，对空气中的i2或水溶液中的i3-离子表现出吸附速率快、容量大、具有可回收性等特点，且可以作为固定相用于柱装置，为净化含碘污染水开辟了新的途径。
20、本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种叶芳烃，其特征在于：具有以下分子结构：
2.权利要求1所述的一种叶芳烃的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种叶芳烃的合成方法，其特征在于：所述2,4-二甲氧基苄胺和所述1,2,4,5-苯四羧基酸酐的摩尔比为2～2.5:1。
4.根据权利要求2或3所述的一种叶芳烃的合成方法，其特征在于：所述亚胺化反应的条件为：温度为100～120℃，时间为8～16h。
5.根据权利要求2所述的一种叶芳烃的合成方法，其特征在于：所述中间体与多聚甲醛的摩尔比为1:3～5，其中，多聚甲醛以其包含的甲醛单元计量。
6.根据权利要求2或5所述的一种叶芳烃的合成方法，其特征在于：所述缩合反应的条件为：以三氟化硼乙醚为催化剂，温度为室温，时间为10～20min。
7.权利要求1所述的一种叶芳烃的应用，其特征在于：作为I2或I3-吸附材料应用。
8.根据权利要求7所述的一种叶芳烃的应用，其特征在于：应用于吸附空气中的I2蒸汽，或者，应用于吸附水溶液中的I3-。
【技术特征摘要】
1.一种叶芳烃，其特征在于：具有以下分子结构：
2.权利要求1所述的一种叶芳烃的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种叶芳烃的合成方法，其特征在于：所述2,4-二甲氧基苄胺和所述1,2,4,5-苯四羧基酸酐的摩尔比为2～2.5:1。
4.根据权利要求2或3所述的一种叶芳烃的合成方法，其特征在于：所述亚胺化反应的条件为：温度为100～120℃，时间为8～16h。
5.根据权利要求2所述的一种叶芳烃的合成...
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