[发明专利]一种柱[5]芳烃交联材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种柱[5]芳烃交联材料的制备方法及其应用。本发明利用溴乙基柱[5]芳烃与二咪唑化合物间N‑烷基化反应高效制备以柱[5]芳烃为重复单元的交联材料，所制交联材料的结构示意图如图(I)所示。将以柱[5]芳烃为重复单元的交联材料固体粉末分散于叠氮硝胺的废弃物中，恒温搅拌，实现对叠氮硝胺的水相吸附，本发明吸附方法操作简单、安全可靠，以柱[5]芳烃为重复单元的交联材料易于制备且可重复利用，吸附效率高效。

技术领域

本发明涉及交联材料领域，具体涉及一种以柱[5]芳烃为重复单元的交联材料的制备方法及其应用。

背景技术

叠氮硝胺(化学名：1,5-二叠氮基-3-硝基氮杂戊烷，缩写：DIANP)，是一种含有叠氮基和硝胺基、氮含量高达56％的新型含能增塑剂，具有能量较高、爆温较低、燃速较高、燃气分子量低、对硝化棉增塑能力强等性能优势。叠氮硝胺在合成、后处理、应用等过程中，难免产生大量含叠氮硝胺的废弃物(本文也称废弃物)，具有高毒、高危特性，含叠氮硝胺废弃物的排放对生态环境和人体健康等造成严重伤害。因此，发展快速、高效、经济的叠氮硝胺废水处理工艺是包括材料化学家在内的全球科学家的一个迫切任务。

在诸如化学氧化、过滤、吸附和凝结等各种废水处理方法中，吸附法进行废水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。

柱芳烃作为一类新的超分子大环主体化合物，具有易于合成、成本低廉、易于官能团化的优点。由于其独特的柱状结构及丰富的主客体识别能力，柱芳烃是构建聚合物材料、多孔材料等的理想构筑基元，并在交联材料吸附领域展现了良好的应用前景。例如《APillar[5]arene-Based 3D Network Polymer for Rapid Removal of OrganicMicropollutants from Water》(J.Mater.Chem.A 2017,5,24217–24222)文章报道了一种全羧酸柱[5]芳烃与对苯二胺酯化反应形成的以柱[5]芳烃为重复单元的交联材料，并对水中荧光素钠和甲基橙表现出良好的吸附能力。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明一方面提供一种柱[5]芳烃交联材料制备方法。为此，本发明所提供的柱[5]芳烃交联材料制备方法包括：

溴乙基柱[5]芳烃和二咪唑化合物在有机溶剂中于70～90℃条件下反应制备交联材料；

所述溴乙基柱[5]芳烃的结构为：

所述二咪唑化合物的结构为：

可选的方案是，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈和二甲基亚砜(DMSO)中的一种或两种以上的混合物。

进一步的方案中，方法还包括：反应结束后，依次经过滤、洗涤、真空干燥收集柱[5]芳烃交联材料。

可选的方案是，所述溴乙基柱[5]芳烃与二咪唑化合物的摩尔比为1：(4～6)；

可选的方案是，反应时长为12～36h。

本发明制备的柱[5]芳烃交联材料可用于回收废弃物中叠氮硝胺的应用。具体回收方法包括：将柱[5]芳烃交联材料加入废弃物中混匀，20～40℃条件下交联材料吸附废弃物中的叠氮硝胺，之后利用有机溶剂解析回收交联材料和叠氮硝胺。可选的，所述有机溶剂选自丙酮、DMSO、二氯甲烷或DMF。

本发明利用溴乙基柱[5]芳烃与二咪唑化合物间N-烷基化反应高效制备以柱[5]芳烃为重复单元的交联材料，所制备的交联材料对废弃物中的叠氮硝胺的进行吸附，具有操作简单、安全可靠、成本低，可重复利用的特点。

附图说明