[发明专利]一种有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料及其制备方法和应用，属于功能材料领域。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：将多孔芳香骨架材料和氯化铝在第一溶剂中混合，进行修饰反应，得到修饰反应产物；将所述修饰反应产物、氢化钠和羧基化合物在第二溶剂中混合，进行羧基化反应，得到羧基多孔芳香骨架材料；将所述羧基多孔芳香骨架材料和铀配合物在第三溶剂中混合，进行配位反应，得到分子印迹型多孔芳香骨架材料；将所述分子印迹型多孔芳香骨架材料和有机芳炔在第四溶剂中混合，进行热聚合反应后，洗涤，得到有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料。本发明制得的复合材料对铀离子具有高吸附量、高选择性的特点。

技术领域

本发明涉及功能材料领域，尤其涉及一种有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

铀元素是核电体系中的主要成分，伴随着全球性核电的快速增长，陆地上的铀矿资源很难满足人们的要求。海水中铀的含量高达45亿吨，其存量是陆地上铀矿的数百倍。因此开发出一种高效的从海水中提取铀的方法具有非常重要的意义。此外，从海水中提取铀元素将极大程度降低传统陆基提取铀资源中的成本、能耗和对环境的影响，能够有效地提高工业生产效益，并且满足人类越来越多的铀需求。然而，虽然海水中的铀资源很多，但考虑到海水中的铀离子浓度极低(约为～3.3ppb)和海水的高盐度，采用传统方法难以有效的从海水中提取铀离子。因此，开发和制备经济有效的吸附材料和改进提取方法是海水提铀技术的关键。

目前，人们研究了多种多样的吸附材料对铀离子进行提取，例如活性炭、无机磷酸盐、离子液体、离子交换树脂和碳纳米管等，虽然性能有了很大的提升，但是在海水中的吸附效果仍然并不理想，吸附量仅为4.5mg/g，并且广泛采用的传统物理吸附的方法具有吸附速率慢和吸附量低的技术缺陷，这极大的限制了吸附材料的实际应用。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制得的有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料具有吸附量大，对铀离子具有高选择性的特点，能够高效地提取海水等含铀离子溶液中的铀离子。

为了实现上述技术问题，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将多孔芳香骨架材料和氯化铝在第一溶剂中混合，进行修饰反应，得到修饰反应产物；

将所述修饰反应产物、氢化钠和羧基化合物在第二溶剂中混合，进行羧基化反应，得到羧基多孔芳香骨架材料；

将所述羧基多孔芳香骨架材料和铀配合物在第三溶剂中混合，进行配位反应，得到分子印迹型多孔芳香骨架材料；

将所述分子印迹型多孔芳香骨架材料和有机芳炔在第四溶剂中混合，进行热聚合反应后，洗涤，得到有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料。

优选地，所述羧基化合物包括二溴丁二酸、2-溴丁酸、2-溴丙酸或溴丙二酸二甲酯。

优选地，所述羧基化反应的温度为0～60℃，时间为1～12h。

优选地，所述铀配合物为铀-水杨醛肟配合物。

优选地，所述配位反应的温度为20～80℃，时间为3～24h。

优选地，所述有机芳炔包括聚苯乙炔、二苯乙炔、3-氯苯乙炔或3-乙炔苯胺。

优选地，所述热聚合反应的温度为100～160℃，时间为1～24h。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料，所述有机芳炔掺杂多孔芳香骨架复合材料中有机芳炔的掺杂量为5～45wt％，比表面积为50～500m²·g^-1。