[發明專利]一種腙類功能化的共價框架材料及其合成和應用

有效

• 申請號: 201711086884.7
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN109749081B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 石偉群;于吉攀;王帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: C08G73/00
• 分類號: C08G73/00;B01J20/26;B01J20/30;G21F9/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;王文紅

本發明提出一種腙類功能化的共價框架材料，其結構式為：本發明還提出所述的腙類功能化的共價框架材料的合成方法及其應用。本發明提出的共價框架材料因具有好的親水性、水穩定性、大的比表面積，及很強的耐酸堿性，因而具有極好的工業實用性。

技術領域

本發明屬于有機功能材料領域，具體涉及一種處理放射性廢料的有機功能材料。

背景技術

二十一世紀以來,為了應對日趨嚴重的能源危機、環境污染以及氣候變化等問題，核能作為一種清潔能源，受到世界各國的廣泛重視。乏燃料的后處理是核燃料循環的中心環節，對于環境安全和核能的可持續發展意義重大，已成為制約核能可持續發展的關鍵問題之一。而傳統的水法后處理如溶劑萃取雖然有著回收率高，生產成本低，操作相對簡單等優點，但是目前為止對于高放廢液中的鈾、钚以外的錒系元素及次錒系元素，仍沒有開發出高效的分離流程，亟需對現有分離材料進行改進并設計性能更優的新型錒系離子分離材料。

吸附法是目前從乏燃料中分離錒系元素的主要途徑之一。常用的吸附材料主要包括無機類吸附材料、有機類吸附材料和有機/無機雜化的吸附材料等。這些吸附材料一般具有吸附速率快和吸附量大的優點，已廣泛應用于錒系元素的吸附和分離中。但同時也存在一些問題，例如：對錒系離子的吸附選擇性不高，一些吸附材料制備過程程序復雜，并且穩定性較差，嚴重影響吸附效率。近年來，應用新型功能性材料分離錒系元素的研究已有文獻報道。韓國Sungkyunkwan大學的Kim等采用納孔碳吸附鈾酰離子，取得了較好的效果。美國西北太平洋國家實驗室的Fryxell等將介孔氧化硅材料MCM-41進行了功能化，發現其對錒系元素具有較好的分離效果和選擇性。但是這些吸附材料大多生產成本高，并且在與溶液分離中損失大，不利于材料的循環利用。

共價有機框架材料(COFs)是一種具有晶型結構的多孔有機材料，與傳統的吸附材料相比，其結構(表面積，孔體積)可調易功能化，密度低，化學穩定性好等優勢。COFs材料在氣體儲存/吸附、光電、催化等領域具有良好的應用前景。目前，已有人報道COFs才在環境污染的吸附應用，但是，迄今為止，還沒有尚未見到COFs在錒系元素分離中的應用報道。

發明內容

針對現有技術的不足之處，本發明的目的是提出一種腙類功能化的共價框架材料。

本發明的另一個目的是提出所述腙類功能化的共價框架材料的合成方法。

本發明的第三個目的是提出所述腙類功能化的共價框架材料的應用。

為實現本發明目的技術方案為：

一種腙類功能化的共價框架材料(COF-IHEP1)，其結構式為：

記為化合物1。

所述的腙類功能化的共價框架材料的合成方法，包括操作：

化合物2和均三苯甲醛混合，乙酸為催化劑，在20～180℃下反應2～7天；所述化合物2的結構式為

其中，化合物2和均三苯甲醛混合，加入到溶劑中，所述溶劑為均三甲苯和1，4-二樣六環體積比(5～15)：1的混合物，所述乙酸和化合物2的摩爾比為(10～20)：1。合成路線如下：

其中，將反應原料裝入耐壓容器，進行1～3次“冷凍-抽氣-解凍”操作后，進行在20-180℃下的反應，反應結束后過濾，用丙酮和四氫呋喃洗滌后，在70～90℃下干燥。

所述合成方法中，化合物2可采用本領域可以獲得的方法制備，以下提供一種優選的化合物2的合成路線，為以下四個步驟的合成路線：

化合物2的合成方法具體包括步驟：