[发明专利]基于双柱[5]芳烃的主客体组装的超分子聚合物及其制备和应用

说明书

本发明设计合成了一种基于双柱[5]芳烃主客体组装的超分子聚合物P5S·G，是以醛基功能化的双柱[5]芳烃（P5S）为主体，4,4'‑联吡啶盐的衍生物（G）为客体，在环己醇中组装络合而成。该该超分子聚合物在水中可以与有机染料罗丹明B发生了作用，进而实现了对有机染料罗丹明B的高效的吸附。经检测，本发明超分子聚合物P5S·G对水溶液中罗丹明B的去除率可达到90%以上，因此可用于含罗丹明B废水的处理。

技术领域

本发明涉及一种基于双柱[5]芳烃主客体相互作用的超分子聚合物及其合成方法；本发明同时还涉及该超分子聚合物高效吸附水溶液中有机染料罗丹明B的应用，属于化学合成领域、有机染料的吸附领域。

背景技术

柱芳烃是由对苯二酚或对苯酚醚通过亚甲基在苯环的对位连接而成的一类环状低聚物。自2008年Ogoshi为这种具有特别性质的大环分子命名至今，柱芳烃历经了从初步合成、结构探索，到进一步官能化、主客体络合性质探索、自组装研究等过程，发展迅猛，其在超分子主客体化学中的地位日益凸显。由于具有各种优良的性能，柱芳烃逐渐成为该领域的研究重点。柱芳烃作为一种新型的大环主体化合物分子，具有多种超分子自主装驱动力。虽然通过主客体作用形成的超分子聚合物已经被报道过，但是由双柱[5]芳烃与联吡啶盐衍生物通过主客体相互作用形成的超分子聚合物在有机染料的吸附方面还没有被广泛的研究和报道。

罗丹明 B 作为一种人工合成有机染料，具有致癌性，被广泛应用于造纸印刷，纺织印染，皮革和油漆等行业，染料污水中罗丹明 B 的浓度一般高于 100 mg·L^{－ 1}，曾被用作食品添加剂，但由于被证实具有致癌性，罗丹明B是一种可以可以透过皮肤使人中毒的物品，它在高浓度时能产生毒性渗透皮肤，在中毒后会出现头痛、咽痛、呕吐、腹痛、四肢酸痛等症状，部分人的手、足、胸部还会出现红斑或红点，因此已明确规定不允许用于食品中，但近年来仍然有报道食品中被查出含有罗丹明 B。去除罗丹明 B 等染料常用的方法包括物理化学法、化学法、生物法、如混凝沉淀法、膜分离法、吸附法、化学氧化法、离子交换法以及好氧和厌氧微生物降解法。近年来，柱芳烃作为新的大环主体，它的性质渐渐被人们发掘出来，人们开始利用柱芳烃的大环空腔来做分子吸附。实现了超分子聚合物对染料分子罗丹明B的高效吸附。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双柱[5]芳烃的主客体组装的超分子聚合物及其制备方法；

本发明的另一目的是提供上述超分子聚合物对有机染料罗丹明B的吸附性能和应用。

一、超分子聚合物

本发明基于双柱[5]芳烃的主客体组装的超分子聚合物（标记为P5S·G），是以醛基功能化的双柱[5]芳烃（P5S）为主体，4,4'-联吡啶盐的衍生物（G）为客体，在环己醇中组装络合而成。

其中，主体醛基功能化的双柱[5]芳烃（P5S）的结构式如下：

客体4,4'-联吡啶盐的衍生物（G）的结构式如下：

超分子聚合物（P5S·G）的结构式如下：

超分子聚合物的制备：将主体醛基功能化的双柱[5]芳烃（P5S）与客体4,4'-联吡啶盐的衍生物（G）以1:1~1:1.1的摩尔比加热溶解于环己醇中，再冷却至室温，得到稳定的凝胶，即为超分子聚合物。

为了达到比较好的成凝胶效果，主客体以0.1 ~0.3g/mL溶解于环己醇中。