【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料制备，特别涉及一种超高晶态氟化的快速高效吸附钍离子的cofs材料及其制备方法。
技术介绍
1、在应对气候变化和减少碳排放的背景下，核能作为一种清洁、高效的能源愈发受到人们的重视。相比于传统的煤炭、石油等化石燃料，核能在发电过程中可避免产生温室气体，具有更高的能量转换效率。钍是一种可增殖核燃料，其天然储量是铀的3～4倍，然而钍在核反应器中不会完全燃尽，未反应的钍及稀土元素等将对土壤、水源和生态系统产生负面影响。因此，从核废水中进行钍的捕获和回收对人类健康、环境保护以及核能可持续发展具有重要意义。目前分离富集放射性核素的方法主要有溶剂萃取法、沉淀法、离子交换法、膜分离法、吸附法等。其中，吸附法因具有操作方便、实用性高、成本效益好、去除性能好的特点，成为目前主流的放射性污染处理方法之一。
2、共价有机框架(covalent organic frameworks,cofs)是一类由共价键连接而成的规则有序的结晶型多孔材料，兼具高的化学稳定性和结构可设计性，在钍元素的吸附分离方面显示出巨大的潜力。但是，目前已报道的cofs材料很难同时达到对钍的高效、高选择性吸附。cofs材料的结晶性和骨架配位能力是制约cofs实际应用的关键因素。
3、氟作为最小的吸电子基团，具有极强的电负性。氟取代基直接位于共轭骨架上时，不仅能够降低材料的homo能级，还可以诱导跟氟原子相关的超分子相互作用，改善高分子聚合物的组织结构有序性。通过加强氟取代芳烃和非取代芳烃之间的π-π相互作用可显著提高cofs的长程序性和结晶度。
4、此外，根据软硬酸碱原理“硬酸优先与硬碱结合”的规律，钍作为硬酸，与硬碱氟原子之间存在强烈的结合倾向，二者能够形成稳定的配位化合物，对钍的吸附分离表现出独特的优势。然而，目前将氟化cofs用于钍的高效吸附分离的研究较少。
技术实现思路
1、鉴以现有技术的基础上，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超高晶态氟化cofs材料的制备方法和应用，以解决上述问题。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种超高晶态氟化cofs材料的制备方法，由氟化的醛类单体2',4',6'-三氟-5'-(4-甲酰基苯基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲醛和胺类单体反应制得；所述胺类单体为n1,n1-双(4-氨苯基)苯-1,4-二胺三盐酸盐或1,3,5-三(4-氨基苯基)苯。
4、进一步的，所述醛类单体与胺类单体的摩尔比为1:1-1:2.5。
5、一种超高晶态氟化cofs材料的制备方法，具体步骤包括：
6、s1、将醛类单体、胺类单体、有机溶剂和催化剂加入派热克斯管，超声混合，得混合物；
7、s2、将装有混合物的派热克斯管的管底部浸入液氮，直至溶剂冻结成固体；
8、s3、在氮气保护下，对派热克斯管抽真空三次，真空度降低为1.9-2.1pa，并用火焰枪对派热克斯管封管；
9、s4、将封管的派热克斯管置于烘箱，加热晶化，过滤cofs粉末，无水有机溶剂洗涤，加热，真空干燥，得目标cofs材料。
10、进一步的，步骤s1，所述有机溶剂为体积比为1:1-1:9的均三甲苯与1,4-二氧六环的混合溶液，体积比为1:1-1:5的邻二氯苯和均三甲苯的混合溶液，体积比为1:1-1:8的邻二氯苯和正丁醇的混合溶液中的一种。
11、进一步的，步骤s1，所述醛类单体和胺类单体的质量之和与有机溶剂的体积比为1:6.8mg/ml-1:43.8mg/ml；所述催化剂为6mol/l-12mol/l的醋酸水溶液；所述催化剂与有机溶剂的体积比为1:6-1:12。
12、进一步的，步骤s1，所述超声的时间为8-50min。
13、进一步的，步骤s4，所述加热晶化的温度为100℃-200℃，时间为3-8天。
14、进一步的，步骤s4，所述无水有机溶剂为无水四氢呋喃、无水丙酮、无水甲醇中至少一种。
15、进一步的，步骤s4，所述真空干燥的温度为100℃-120℃，干燥时间为8h-20h。
16、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
17、(1)本专利技术制备的cofs材料具有优异的钍离子吸附性能，在初始浓度c0＝400ppm，ph＝4的条件下在30min内达到最大吸附量为1097mg/g。
18、(2)本专利技术制备的cofs材料具有高稳定性和优异的再生循环性能，经过5次循环吸附实验后其吸附容量不下降。
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1.一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，由氟化的醛类单体2',4',6'-三氟-5'-(4-甲酰基苯基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲醛和胺类单体反应制得；
2.如权利要求1所述的一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，所述醛类单体与胺类单体的摩尔比为1:1-1:2.5。
3.如权利要求1所述的一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
4.如权利要求3所述的一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，步骤S1，所述有机溶剂为体积比为1:1-1:9的均三甲苯与1,4-二氧六环的混合溶液，体积比为1:1-1:5的邻二氯苯和均三甲苯的混合溶液，体积比为1:1-1:8的邻二氯苯和正丁醇的混合溶液中的一种。
5.如权利要求3所述的一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，步骤S1，所述醛类单体和胺类单体的质量之和与有机溶剂的体积比为1:6.8mg/mL-1:43.8mg/mL；所述催化剂为6mol/L-12mol/L的醋酸水溶液；所述催化剂与有机溶剂的
6.如权利要求3所述的一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，步骤S1，所述超声的时间为8-50min。
7.如权利要求3所述的一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，步骤S4，所述加热晶化的温度为100℃-200℃，时间为3-8天。
8.如权利要求3所述的一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，步骤S4，所述无水有机溶剂为无水四氢呋喃、无水丙酮、无水甲醇中至少一种。
9.如权利要求3所述的一种超高晶态氟化COFs材料的制备方法，其特征在于，步骤S4，所述真空干燥的温度为100℃-120℃，干燥时间为8h-20h。
10.权利要求3-9任一项所述的制备方法得到的COFs材料在吸附钍离子中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种超高晶态氟化cofs材料的制备方法，其特征在于，由氟化的醛类单体2',4',6'-三氟-5'-(4-甲酰基苯基)-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲醛和胺类单体反应制得；
2.如权利要求1所述的一种超高晶态氟化cofs材料的制备方法，其特征在于，所述醛类单体与胺类单体的摩尔比为1:1-1:2.5。
3.如权利要求1所述的一种超高晶态氟化cofs材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
4.如权利要求3所述的一种超高晶态氟化cofs材料的制备方法，其特征在于，步骤s1，所述有机溶剂为体积比为1:1-1:9的均三甲苯与1,4-二氧六环的混合溶液，体积比为1:1-1:5的邻二氯苯和均三甲苯的混合溶液，体积比为1:1-1:8的邻二氯苯和正丁醇的混合溶液中的一种。
5.如权利要求3所述的一种超高晶态氟化cofs材料的制备方法，其特征在于，步骤s1，所述醛类单体和胺类单体的质量之和与有机溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：高艳安，徐佳欣，苏晓芳，陈善桂，胡慧，肖松涛，钱家英，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：
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