[发明专利]一种锆基有机凝胶材料的应用

说明书

一种锆基有机凝胶材料的应用，涉及前沿吸附材料领域，具体涉及一种基于锆基有机凝胶材料的碘蒸汽吸附的应用。本发明是要解决现有的凝胶材料稳定性差，循环利用性较低以及核废气中的碘蒸汽对人类和生态环境健康造成长期影响的技术问题。本发明的锆基有机凝胶材料作为碘蒸汽吸附剂。本发明的优点为：1、此锆基有机凝胶成本低廉，产量较高有利于大规模合成；2、此锆基有机凝胶具备较高化学稳定性、热稳定性和水稳定性，满足商业化的基本条件；3、此锆基有机凝胶的回收效率较高，回收后的锆基有机凝胶的碘吸附能力的变化可忽略不计；4、本发明的锆基有机凝胶对碘蒸汽具有更高的吸附量。

技术领域

本发明涉及前沿吸附材料领域，具体涉及一种基于锆基有机凝胶材料的碘蒸汽吸附的应用。

背景技术

凝胶(例如超分子凝胶)是通过氢键、π-π堆积、主客体相互作用等非共价相互作用自组装形成的半固体状物质。尽管凝胶材料在组织工程和伤口愈合、药物输送、传感器、化学吸附等各种应用中具有巨大潜力，但凝胶同样存在各种问题：1、合成条件复杂，成本偏高，不利于商业化；2、化学稳定性、水解稳定性和热稳定性都有待提高；3、吸附量低。金属离子的引入形成了金属-配体配位键，以此构建的金属有机凝胶(MOGs)表现出比超分子凝胶更稳定的结构，使金属有机凝胶在催化、荧光材料、吸附剂、电化学发光和药物递送等应用中具有巨大潜力，已经成为了一种具有潜力和广阔应用前景的功能性材料。但是现有的凝胶材料稳定性差，导致循环利用可能性较低，并且合成条件复杂等问题普遍存在。

核能因其清洁、安全等因素得到大力发展，但是核电站的运行存在着大量安全问题和核废物的处理，例如，¹²⁹I、²³⁵U、⁹⁹Tc和⁸⁵Kr。核废气里包含碘蒸汽，放射性碘一般以双原子元素碘(I₂)和有机碘化物形式存在，其中I₂在自然界中具有高挥发性和流动性。放射性碘一旦释放到环境中，将对人类和生态环境健康造成长期影响，如破坏新陈代谢过程，积累于甲状腺中造成集中辐射等。因此，有效去除放射性碘具有重要意义。

发明内容

本发明是要解决现有的凝胶材料稳定性差，循环利用性较低以及核废气中的碘蒸汽对人类和生态环境健康造成长期影响的技术问题，而提供一种锆基有机凝胶材料的应用。

本发明的锆基有机凝胶材料作为碘蒸汽吸附剂。

本发明的锆基有机凝胶材料的制备方法为：将对苯二甲酸类材料和五水合硝酸锆混合均匀，然后加入N,N-二甲基甲酰胺和去离子水，超声至完全溶解，放置于100℃～105℃恒温烘箱中烘干7h～8h得到凝胶，再将得到的凝胶在-90℃～-95℃的冷冻干燥机中干燥12h～13h，研磨，即可得到锆基有机凝胶粉末；

所述的对苯二甲酸类材料与五水合硝酸锆的质量比为1:(10～11)；

所述的N,N-二甲基甲酰胺与去离子水的体积比为1:(1.5～2)；

所述的对苯二甲酸类材料的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(5mg～6mg):1mL。

本发明制备的锆基有机凝胶材料与其它常见的水凝胶和超分子凝胶相比，具有合成简单，设计多样等优点，改变并丰富了传统意义凝胶的性质。金属离子和有机配体数量众多，因此可以用于设计大量多样的金属有机凝胶材料。本发明设计的锆基有机凝胶合成简便，稳定性好，在碘蒸汽吸附实验中表现出高吸附量和较强的解吸能力，是一种性能优良的碘蒸汽吸附材料。

本发明的优点为：

1、本发明的锆基有机凝胶材料的前驱体(BDC-2NH₂和Zr(NO₃)₄·5H₂O)成本低廉，制备条件温和，并且锆基有机凝胶材料的产量较高，有利于实现商业化；

2、本发明的锆基有机凝胶具有优异的化学稳定性、热稳定性和水稳定性；