[发明专利]一种阴离子型共价有机框架材料的制备方法及其在染料吸附中的应用

说明书

本发明涉及一种阴离子型共价有机框架材料及其在染料吸附中的应用，该共价有机框架材料是通过溶剂热法一锅制备，以六氯环三膦腈和4,4'‑二氨基二苯乙烯‑2,2'‑二磺酸为共聚单体，二甲基亚砜和吡啶混合溶剂为反应介质进行聚合反应而得。本发明所得阴离子型共价有机框架材料可以对宽pH范围废水中阳离子染料发挥良好吸附作用，表现出吸附容量高、吸附速率快、吸附选择性好、易循环使用等优点。本发明方法制备了一种动态共价键氮‑磷键连接的新型阴离子型共价有机框架材料；制备过程简单易行，操作方便，利于工业化生产；对废水中染料的综合吸附性能优异，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境吸附新功能材料技术领域，具体涉及一种阴离子型共价有机框架材料的制备方法及其在染料吸附中的应用。

背景技术

随着全球经济和现代化工业的迅速发展，水污染问题日益突出，尤其是大量有害工业废水的排放，已经成为当今世界急需解决的一大难题。染料废水是有害工业废水最主要的成员之一，它来源于纺织、印刷、皮革制造、食品和染料加工等工业，由于其具有非生物降解性、毒性、潜在致癌性和诱导有机体突变等性质，将会对人类健康和生态环境造成巨大的危害。因此，有效地处理这些染料废水对于保护人类和生态环境，对实现可持续发展重要战略意义重大。

为了净化这些染料废水，一些物理、化学、生物等方法（例如，吸附法、离子交换法、絮凝沉淀法、化学催化氧化法、光催化法、电化学法、生物降解法等）已被广泛研究。其中，吸附法被认为是处理染料废水的一种最常见且行之有效的方法，吸附剂是吸附法的核心。目前，处理废水的常用吸附剂如活性炭、炉渣、硅藻土、纤维素、树脂、腐殖酸、生物质等已得到大量研究。这些吸附剂具有成本低廉，吸附效率较高、环境友好的优点，但仍然存在吸附选择性差、吸附过程缓慢、再生困难等不足。因此，寻找具有吸附能力强、吸附选择性好、易于再生、成本较低、吸附速度快的新型高效吸附剂仍然是令人期待的。

提高吸附剂吸附能力和吸附速率的一条可行措施是通过减小吸附剂的结构尺寸来增大其比表面积，进而在单位质量吸附剂上形成更多的吸附位点。提高吸附剂对吸附质的选择性吸附一般需要吸附剂携带特定官能团或特定的孔道结构。基于此，近年来吸附领域科研人员对共价有机框架材料（COF）投入了极大关注。这类材料容易通过化学改性携带各种官能团，对染料分子显示出吸附能力强、吸附速度快以及吸附效率高的优势。同时，COF材料表面的官能团如-OH、-COOH、-NH₂等能通过静电相互作用、配位作用或氢键相互作用等选择性吸附染料，表现出良好的选择性吸附行为。但已有的共价有机框架材料的构筑单元往往通过硼酸酯键、三嗪键、亚胺键、酰胺键和腙键等连接，结构稳定性较差，制备工艺繁琐，后期化学改性又会导致制备过程的复杂性，不利于其在环境吸附领域的应用。

本发明采用了一种较为简单的方法可以实现一种新型阴离子型共价有机框架材料的快速制备，该共价有机框架材料的构筑单元之间通过动态共价键氮-磷键连接，结构稳定性好，同时构筑单元上富含高密度阴离子型取代基（-SO₃^-），对阳离子型染料表现出吸附容量高、吸附速率快、选择性好、易再生等优点。本发明方法报道了一种动态共价键氮-磷键连接的新型阴离子型共价有机框架材料；制备过程简单易行，操作方便，利于工业化生产；对废水中染料的综合吸附性能优异，具有良好的应用前景。

发明内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明目的在于提供一种阴离子型共价有机框架材料，该共价有机框架材料的构筑单元之间通过动态共价键氮-磷键连接，结构稳定性好，同时构筑单元上富含高密度阴离子型取代基（-SO₃^-），对阳离子型染料表现出吸附容量高、吸附速率快、选择性好、易再生等优点。

本发明还提供了上述阴离子型共价有机框架材料的制备方法及其在染料吸附中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：