[发明专利]一种具有循环解析功能的超分子有机框架材料及在去除水体中有机染料的应用

说明书

本发明制备了一种具有循环解析功能的超分子有机框架材料SOF‑AP5，是以萘酰亚胺功能化的柱[5]芳烃为主体，三足酰胺吡啶衍生物为客体，在DMSO/H₂O体系中自组装而成。该超分子有机框架材料SOF‑AP5对水体中的有机染料甲基橙和亚甲基蓝表现出非常好的吸附去除效果。重将吸附有污染物的超分子有机框架材料材料SOF‑AP5粉末加入到无水乙醇中，在45℃的水浴中搅拌20分钟后，吸附的甲基橙和亚甲基蓝又被重新释放出来；SOF‑AP5经过滤、干燥后再循环使用，仍然对甲基橙和亚甲基蓝表现出良好的吸性能。

技术领域

本发明涉及涉及一种超分子有机框架，尤其涉及一种具有循环解析功能的超分子有机框架材料SOF-AP5的制备，主要用于对水体中有机染料的分离去除，属于复合材料技术领域和水处理技术领域。

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。

柱芳烃是一种新型的大环主体化合物，它的空腔富含π电子，可与电子贫乏的化合物有很强的相互作用。此外，柱芳烃的刚性结构和易于功能化使它们在构建超分子聚合物材料方面具有独特的优势。到目前为止，许多基于柱芳烃构建的刺激响应主-客体识别单元已经被进一步应用于各种材料的制备。但是，据我们所知，通过柱芳烃的主客体相互作用和分层自组装构建具有三维多孔结构的超分子聚合物凝胶并用于水体污染物的吸附材料报道非常少。因此，合成和制备一种基于柱芳烃的超分子聚合物凝胶来实现对水体中有机染料的吸附，达到污水净化作用的目的是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种超分子有机框架材料SOF-AP5及其制备方法；

本发明的第二个目的是对超分子有机框架SOF-AP5的结构和对水体中的有机污染物的吸附去除性能进行研究。

一、超分子有机框架材料材料SOF-AP5的制备

本发明超分子有机框架材料SOF-AP5的制备，是在DMSO/H₂O中，主体萘酰亚胺功能化的柱[5]芳烃（AP5）与客体三足酰胺吡啶衍生物（G）以2:1~5:1组装而成，其具体制备方法为：将主体化合物AP5，客体化合物G加入DMSO/H₂O混合体系中，加热使其完全溶解；然后冷却至室温，形成稳定的超分子有机框架材料SOF-AP5。

DMSO/H₂O混合体系中，DMSO与H₂O的体积比为4:1~1:1；主体化合物AP5与客体化合物G在DMSO/H₂O混合体系中的含量为15~20mg/mL。

其中，主体萘酰亚胺功能化的柱[5]芳烃（AP5）和客体三足酰胺吡啶衍生物（G）的结构式为：

主体AP5的合成：以乙腈为溶剂，氮气保护下，溴代功能化的柱[5]芳烃（单边十个碳）和萘二甲酰亚胺衍生物以1:2~1:5的摩尔比，在80~85℃油浴锅中搅拌反应48~60h；反应结束后，冷却，加水逼出粗产物，抽滤，晾干，加入硅胶，拌样，旋干，用柱层析法纯化，即得化合物AP5。

客体三足酰胺吡啶衍生物（G）的结构式为：