[發明專利]一種棉花復合陽離子型共價有機骨架材料及作為固相萃取劑的應用

有效

• 申請號: 202210092501.1
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114618445B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 馬繼平;李爽;程嘉雯;王盼;吳閣格
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/22;B01J20/28;B01J20/281;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/36
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李箏

本發明涉及一種棉花復合陽離子型共價有機骨架材料及作為固相萃取劑的應用。常規共價有機骨架材料對于離子型脂肪類污染物的吸附能力較差，而離子型共價有機骨架材料作為一種納米材料，應用于液體環境中污染物的處理還存在難以回收等缺陷。針對上述現狀，本發明提供了一種棉花復合陽離子型共價有機骨架材料，采用原位合成法與棉花復合，將具有吡啶基的陽離子型有機配體與三醛基間苯三酚配體制備成陽離子型共價有機骨架材料，改善了傳統商品化固相萃取材料易堵塞、選擇性差等問題，可實現多個水樣的高通量同時富集，對水中脂肪類陰離子型污染物的富集具有較為廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于共價有機骨架材料技術領域，涉及一種棉花復合陽離子型共價有機骨架材料及所述材料作為陰離子型污染物吸附材料的應用，還具體涉及所述棉花復合陽離子型共價有機骨架材料的制備方法，及應用上述棉花復合陽離子型共價有機骨架材料作為多氟烷基化合物固相萃取劑的應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

共價有機骨架材料(Covalent-organic frameworks,COFs)，簡稱COFs，是一類由輕元素(C、B、O、Si、N)通過共價鍵連接形成具有周期性結構的二維或三維多孔材料，目前是新材料領域的研究熱點與前沿之一。由于其具備穩定性高、種類多、功能性強、孔隙率和比表面積大及孔尺寸可調控性強等優點，被應用于儲氣、傳感、催化領域。特別是基于孔匹配吸附、疏水和π-π共軛作用，COFs材料常被應用于芳香類污染物的去除和分析中。但是，常規COFs材料對水中離子型脂肪類污染物的吸附性能并不理想，阻礙其在水環境中對離子型脂肪類污染物的應用發展。

離子型共價有機骨架材料(Ionic covalent-organic frameworks,iCOFs)，簡稱iCOFs，在2015年首次被報道。作為一種新型的多功能納米材料，由離子骨架和反離子組成。與中性骨架COFs材料相比，這樣特殊的構型使得其較容易通過交換反離子來調節比表面積和孔尺寸，并且反離子之間的靜電阻力極大改善了iCOFs材料的可修飾性和分層性?；诠羌苤胸S富的離子化吸附位點，iCOFs材料具有高離子交換能力，在水中離子型污染物的高選擇性吸附中表現出優異性能，有望解決上述問題，但對其制備及應用研究目前尚處于起步階段。另外，iCOFs材料密度小，固體顆粒分散在水中時，難以進行固液分離，這也限制了其在水中污染物吸附的應用。

發明內容

針對目前iCOFs材料應用中存在的缺陷，為了解決這一難題，本發明將顆粒狀iCOFs材料負載于棉花上并填充于固相萃取柱中，這樣既保留了iCOFs材料的高效選擇吸附性，又解決了其粒徑小直接填充易泄漏和難以與水樣分離的問題。同時，采用iCOFs材料作為固相萃取柱填料也避免了傳統商品化固相萃取柱易堵塞、選擇性差等問題，實現了基于iCOFs材料的固相萃取技術建立高通量分析方法的目標。

基于上述技術效果，本發明首先提供一種棉花復合陽離子型共價有機骨架材料，以棉花纖維作為載體，將顆粒狀的陽離子型COF晶體附著在棉花纖維表面。通過棉花的負載，解決了常規iCOF材料密度小，難以從液體樣品中回收的缺陷。本發明中提供的棉花復合陽離子型共價有機骨架材料仍然保有棉花的形狀，使用時可以依據使用目的和設備的限制進行剪裁，應用更加便利。

進一步的，本發明提供上述棉花復合陽離子型共價有機骨架材料的制備方法，采用原位合成法與棉花復合，將具有吡啶基的陽離子型有機配體與三醛基間苯三酚配體制備成陽離子型共價有機骨架材料。

經驗證，上述材料框架具有荷正電的結構，對處理液體環境的陰離子型污染物具有顯著的優勢。本發明驗證的一種實施方式中，該棉花復合陽離子型共價有機骨架材料作為固相萃取柱的裝填材料，可實現對多氟烷基化合物的富集回收。

以上一個或多個技術方案的有益效果是：