[發明專利]一種含氮多孔芳香骨架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810359767.1
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108610472B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 閆卓君;楊東奇;夏立新;布乃順;張謙;張紅翠;楊驍
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;B01J20/26;B01J20/28
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明公開一種含氮多孔芳香骨架材料及其制備方法和應用。本發明是以二溴取代的芳香烴類化合物和三(4?硼酸頻呢醇酯苯基)胺為反應單體，以四(三苯基磷)鈀為催化劑，用四氫呋喃作溶劑，經Suzuki偶聯反應制得的含氮多孔芳香骨架材料。本發明的含氮多孔芳香骨架材料可應用于捕獲以及存儲放射性碘，可循環使用，具有良好的經濟效益。

技術領域

本發明屬于化學新材料技術領域，具體涉及一種新型含氮多孔芳香骨架材料及普遍通用的制備方法。

背景技術

隨著人類社會的發展與需求，多孔材料由于具有大的比表面積，可調控的孔道大小及可修飾的活性中心等諸多優點，而被廣泛的應用于氣體存儲、離子交換、分離以及催化等相關領域。近些年來，多孔有機聚合物(POPs)作為一類新興的材料引起了科學家們的廣泛關注。POPs材料是由輕元素(C,H,B,O,N)通過共價鍵相互連接而形成的一類具有低的骨架密度、持續的多孔性以及高的熱化學穩定性的有機骨架。由于合成方法的多樣性，通過預先選擇合適的構筑單元，可以事先設計和合成這類POPs材料的結構和性質，例如固有微孔聚合物PIMs，超交聯聚合物HCPs，共軛微孔聚合物CMPs，共價三嗪骨架聚合物CTFs，共價有機骨架聚合物COFs，多孔芳香骨架PAFs等，從而極大地拓展了多孔材料的構筑思想以及合成方法。與傳統的無機材料以及金屬有機骨架材料相比，這些材料具有更高的比表面積，以及更大的孔體積，同時在酸堿，氧氣，濕氣等苛刻條件下展現了更高的機械穩定性。如此優異的性質使得這類POPs材料非常適合應用于甲烷的存儲，二氧化碳的捕獲，有機污染物的吸附等與環境和能源息息相關的領域。

21世紀以來，隨著經濟的快速發展，石化能源短缺及污染問題越來越嚴重，人類對核能源的需求越來越大，核能因此迅速發展。核能在給人類生活帶來便利的同時，也帶來了新的問題，例如輻射的健康影響，安全的核廢物管理和輻射防護等，因此如何有效地捕獲以及存儲核廢料成為急需解決的問題。這些放射性核包括¹²⁹I，³H，¹⁴CO₂以及⁸⁵Kr等等。其中放射性碘長久以來一直引起了科學家們廣泛的興趣與關注，因為它有著非常長的半衰期(1.57×10⁷年)而且能夠對人類身體造成極大危害。固體吸附法是富集放射性碘簡單、有效的方法，然而傳統的活性炭、離子交換樹脂等由于受到限制的比表面積導致其對放射性碘的吸附效果較差。因此科研工作者也在不斷研究可以替代的吸附劑用于碘的捕獲，要求這些新的材料對于碘單質要有更強的親和力，更高的存儲能力以及更低的成本消耗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡便可行的含氮多孔芳香骨架材料及其制備方法，并將其應用于捕獲及存儲放射性碘單質。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種含氮多孔芳香骨架材料，以二溴取代的芳香烴類化合物和三(4-硼酸頻呢醇酯苯基)胺(BBA)為反應單體，以四(三苯基磷)鈀為催化劑，用四氫呋喃作溶劑，經Suzuki偶聯反應制得。

上述的一種含氮多孔芳香骨架材料的制備方法，包括如下步驟：將二溴取代的芳香烴類化合物與三(4-硼酸頻呢醇酯苯基)胺加入到裝有四氫呋喃的反應容器中；將反應容器置于液氮中冷凍，反應容器內用氮氣置換后，快速加入碳酸鉀水溶液和四(三苯基磷)鈀；然后反應容器內再次通氮氣，將反應容器從液氮中取出解凍后，將反應體系加熱到80℃，反應72小時；所得產物經洗滌，純化，真空干燥，得目標產物。

優選的，所述的洗滌方法為：將所得產物抽濾后，依次用20-90℃四氫呋喃洗滌3-5次，過濾；用20-100℃水洗滌3-5次，過濾；用20-50℃丙酮洗滌3-5次，過濾。

優選的，所述的純化方法為：將洗滌后的所得物依次用20-90℃四氫呋喃索氏提取3-5次，過濾；用30-80℃二氯甲烷索氏提取3-5次，過濾；用50-90℃甲醇索氏提取3-5次，過濾。

優選的，按摩爾比，二溴取代的芳香烴類化合物:三(4-硼酸頻呢醇酯苯基)＝3:2。