[发明专利]一种超分子有机框架的制备及在吸附去除水体中污染物的应用

说明书

本发明设计合成了一种基于萘酰亚胺功能化的柱[5]芳烃超分子有机框架材料SOFs‑P5G，是在环己醇中，主体萘酰亚胺功能化的柱[5]芳烃与客体双4,4联吡啶盐以等摩尔比自组装而成。将超分子有机框架SOFs‑P5G对水体中的各种有机污染物表现出非常好的吸附去除效果。通过用紫外吸收光谱监测，计算得到SOFs‑P5G对各种污染物的去除率均大于50%，其中对高锰酸钾的去除率最高达到99%。将吸附有污染物的超分子有机框架材料SOFs‑P5G粉末加入到无水乙醇中，在35~40℃水浴中搅拌15分钟后，被吸附的污染物被释放出来，再进行过滤，干燥，使超分子有机框架材料SOFs‑P5G达到回收再循环使用的目的。

技术领域

本发明涉及一种以萘酰亚胺功能化的柱[5]芳烃（P5N）为主体，双4,4联吡啶盐（G）为客体自组装而成的超分子有机框架SOFs-P5G，主要用于对水体中污染物的分离去除，属于水处理技术领域。

背景技术

在过去的几十年里，由纺织，皮革，造纸和印刷行业产生的大量染料废水排放已经导致严重的环境问题，因为大多数商业染料都是高度有毒的，甚至通过浓缩生物体而致癌。许多传统的物理化学方法已被用于处理染料污染。目前，在含染料废水的各种处理工艺中，吸附过程已成为最有用的技术之一。各种吸附剂如二氧化硅，粘土，活性炭和介孔二氧化硅已用于此类处理。吸附材料（例如活性炭）使用吸附废水中的有机污染物是一种绿色环保的方法，但由于其处理时间长，回收成本高，因此这对于工业中的实际应用来说效率低，花费代价太高，而且不利于方便快捷的实际应用。因此，快速高效的去除污染物成为一个极具挑战的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超分子有机框架的制备方法；

本发明的另一目的是提供上述超分子有机框架作为吸附剂在吸附去除有机污染物中的应用。

一、超分子有机框架材料的制备

本发明超分子有机框架材料的制备，是在环己醇中，主体萘酰亚胺功能化的柱[5]芳烃（P5N）与客体双4,4联吡啶盐（G）以等摩尔比组装而成，标记为SOFs-P5G。

其中，主体萘酰亚胺功能化的柱[5]芳烃（P5N）的结构式为：

n=1、2、3、4；

客体双4,4联吡啶盐（G）的结构是如下：

主客体的组装模式如下：

下面通过核磁图、核磁滴定氢谱图对超分子聚合物凝胶TDPG形成的机理分析。图1为P5N的部分浓度核磁图。图1中，从（b）~（g）P5N的浓度逐渐增大，可以发现H1-7均向高场移动，说明P5N的柱芳烃集团和萘酰亚胺集团与另一分子P5N之间存在π-π作用。图2为P5N和G的核磁滴定氢谱图。其中（a）P5N；（b）~（h）含有不同当量的G。从图2中可以看到，客体G上的氢质子Ha，Hb，Hc，Hd和He均向低场位移，同时主体P5N柱芳烃集团上的氢质子H6和H7向高场位移，说明客体G吡啶盐部分进入柱芳烃的空腔。由以上这些现象可以说明主体P5N和客体G通过主客识别作用和π-π作用进行了组装，从而得到超分子有机框架材料SOFs-P5G。

二、超分子有机框架SOFs-P5G对各类污染物的吸附

取12支洁净的50mL容量瓶，分别称取所要进行吸附的污染物化合物（如：亚甲基蓝，金橙，俾斯麦棕Y,吉氏染色剂，甲基橙，罗丹明B,苏丹红1，苏丹红2，苦味酸，甲萘酚，高锰酸钾，重铬酸钾）于烧杯中，再加入10mL蒸馏水使固体完全溶解，再分别移液至准备好的比色管中，然后用蒸馏水稀释至25mL刻度，配置浓度为1×10^-3mol·L⁻¹的水溶液，待用。