[發明專利]一種陽離子型多孔材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210699997.9
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115160634A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 劉培念;薛博欣;付樹青;朱明志;黃盼盼;葛繼紅;崔家歡
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L61/22;C08L61/26;C08G12/08;C08G12/28;B01J20/26;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/30;C02F101/20
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本發明涉及一種陽離子型多孔材料的制備方法，主要是以陽離子醛類單體或陽離子胺類單體為反應單元，在乙酸的催化作用下，通過席夫堿反應得到一種新型陽離子型多孔材料；本發明所使用的實驗方法條件溫和，操作簡單等；本發明制備的陽離子型多孔材料具有可調的比表面積及離子容量，良好的熱穩定性和優異的有機染料及重金屬離子吸附能力等；制備的材料在污水處理中具有潛在的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種陽離子型多孔材料的制備方法，具體涉及一種陽離子型多孔材料的制備及其吸附有機染料和重金屬離子的應用，屬于多孔材料制備和污水處理技術領域。

背景技術

水污染是一個備受關注的環境和公共問題。有機染料和有毒金屬離子是廢水中最常見的污染物，對人類健康和生態系統構成了巨大的威脅。已有許多技術如：電催化/光催化、化學沉淀和絮凝、生物處理、膜分離和吸附等，被用來去除廢水中的有毒污染物。其中，吸附是一種高效的去除手段，因為其成本低、可行性高、操作相對簡單和安全、對含有低濃度污染物的廢水也表現出高的去除效率。經過特定設計的多孔有機聚合物（porousorganic polymers, POPs）材料是去除水中有毒污染物的良好候選吸附劑。

POPs是一類由C、H、O、N等元素通過強共價鍵連接的多孔材料，具有大的比表面積、低的骨架密度、良好的熱穩定性和化學穩定性、簡單多樣的合成方法、可調節的孔隙等優點，受到廣泛關注和研究。但是早期研究的POPs大多數是中性的，不包含特定的官能團，其吸附性能主要取決于材料的表面積和孔隙，以增加可用的吸附位點，從而提高對有毒污染物的吸附能力。而且吸附過程由范德華力驅動，導致吸附動力學緩慢，吸附選擇性差。因此現有POPs材料仍然無法滿足目前廢水處理的需求。增強吸附劑和吸附質間的相互作用有望提高POPs對有毒污染物的吸附能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種陽離子型多孔材料及其制備方法，改善廢水處理狀況，滿足廢水處理的需求。本發明開發的一系列新型陽離子型有機多孔材料：合成方法簡單，比表面積及離子容量可調，熱穩定性優良，在有機染料或重金屬離子去除方面展現出高效的吸附能力，在水處理領域具有良好的應用前景和巨大的應用價值。

為實現本發明的目的，提供以下技術方案：

一種陽離子型多孔材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將醛類和胺類單體加入反應容器中，加入反應溶劑，混合均勻，得到混合液A；

步驟二：向步驟一得到的混合液A中加入催化劑，混合均勻后，進行加熱反應，得到粗產物；

步驟三：將步驟二得到的粗產物過濾，收集沉淀，之后用溶劑依次洗滌，去除能夠溶解的有機物；

步驟四：將步驟三得到的材料真空干燥，得到所述陽離子型多孔材料。

所述的一種陽離子型多孔材料的制備方法，其特征在于，所述醛類單體選自以下結構式中的至少一種；

；

所述胺類單體選自以下結構式中的至少一種；

；

優選的，所述醛類單體為：

，

可參考文獻“Angew. Chem., Int. Ed., 2017, 56(18), 4982?4986”制備得到；

或者，所述胺類單體為：

，

可參考文獻“Eur. J. Org. Chem., 2015, 2015(33), 7367–7377，Angew.Chem., Int. Ed., 2017, 56(18), 4982?4986和Angew. Chem., Int. Ed., 2009, 48(2), 337–339”制備得到。

所述的一種陽離子型多孔材料的制備方法，其特征在于，所述原料混合液中醛類單體和胺類單體的摩爾比為1：（0.5~2）。