[发明专利]一种共价有机框架水凝胶的制备方法及其吸附铀的应用

说明书

本发明公开了一种共价有机框架水凝胶的制备方法及其吸附铀的应用，属于环境保护技术领域。通过一锅法合成噻唑连接的共价有机框架材料，经多巴胺改性后的框架材料再共价交联到聚乙烯醇聚合物中，制成共价有机框架水凝胶。本发明方法制备的共价有机框架水凝胶的可见光吸收能力强，可利用其光热性能促进铀酰离子的快速扩散和传质，增大对铀的吸附容量。得益于共价有机框架上稠密的羟基和噻唑环，共价有机框架水凝胶对铀的吸附具有良好的选择性。本发明制备共价有机框架水凝胶的方法简单、过程可控、结构稳定、成本低廉，可实现海水中铀的高效吸附，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种共价有机框架水凝胶的制备方法及其吸附铀的应用。

背景技术

随着人口和经济的增长，人类对能源的需求急剧增加。核能是一种不产生温室气体的清洁能源，具有极高的能量密度，成为未来主要的清洁能源之一。铀是核工业中的关键元素，海水中含有约45亿吨铀，从海水中提取铀有望满足人类日益增长的能源需求。多孔有机框架材料可从海水中提取铀(Q.Sun,B.Aguila,J.Perman,A.S.Ivanov,V.S.Bryantsev,L.D.Earl,C.W.Abney,L.Wojtas,S.Ma,Bio-inspired nano-traps for uraniumextraction from seawater and recovery from nuclear waste.Nat.Commun.,9(2018)1644)。其中，共价有机框架(COFs)由于高稳定性、可调节的孔结构和较大的比表面积，成为有前景的吸附剂(R.Wen,Y.Li,M.Zhang,X.Guo,X.Li,X.Li,J.Han,S.Hu,W.Tan,L.Ma,S.Li,J,Graphene-synergized 2D covalent organic framework for adsorption:A mutualpromotion strategy to achieve stabilization and functionalizationsimultaneously.J.Hazard.Mater.,358(2018)273-285)。尽管基于COFs的吸附剂研究取得了进展，仍有许多挑战有待克服：第一，在复杂海洋环境中的海洋微生物将引起生物污染导致吸附位点封闭；其次，目前基于偕胺肟官能化的COFs对钒也具有高吸附性；第三，COFs的结晶性使其通常以粉末形式存在，难以加工和回收。