【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学与环境，特别涉及一种n，o位点功能化cofs吸附材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、核能作为一种高效可持续能源在世界能源结构中发挥着巨大作用。而如何积极推进乏燃料的循环利用是保障核能可持续发展的关键。钍元素被公认为一种极有前途的核燃料。因此在乏燃料后处理过程中，高效、高选择性地回收及分离钍是实现核燃料充分利用的有效途径。
2、近年来，各种技术如沉淀、离子交换、吸附、膜过滤和电化学方法，已被用于分离和富集放射性核素。其中，固体吸附法由于操作简单、成本效益高等优点被广泛关注。到目前为止，已经报道了几种固体吸附剂用于th(iv)离子的吸附分离，例如多孔碳、沸石、金属有机框架材料(mofs)等。文献journal of radioanalytical and nuclear chemistry,2016,310:597-609报道了一种高硅沸石nkf-6作为钍吸附剂，当初始浓度为33ppm时，其饱和吸附容量仅为39mg/g。并且由于该沸石材料主要以离子交换为主，导致其吸附选择性较低，同时还会产生大量的废弃固体。文献acs applied materials&interfaces,2017,9(41):36026-37报道了一种基于磁铁矿的金属-有机骨架材料(fe3o4@amca-mil53(al))，用于从水环境中去除u(vi)和th(iv)离子。由于mofs材料的稳定性较差，在酸性条件下结构容易坍塌，使得fe3o4@amca-mil53(al)在ph＝1.0～5.0几乎不吸附，在ph＝6.0时
3、共价有机框架(covalent organic frameworks，cofs)是一类新兴的由共价键连接而成的多孔结晶型聚合物。cofs的构建单元可以在分子水平上进行设计调整，从而优化框架结构和表面性能，使其具有优异的吸附能力。然而，尽管一些开创性的cofs用于放射性核素吸附的成果已经被报道，但在实际应用中表现出对th(iv)高效吸附的多孔材料仍然非常罕见。这主要是由于强大的竞争吸附要求多孔材料对钍离子必须具有独特的亲和力，需要克服其他金属离子的严重干扰。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提出一种n，o位点功能化cofs吸附材料及其制备方法和应用，来解决传统固体吸附剂稳定性差、选择性差以及吸附容量低的难题，实现对钍的高效吸附去除。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种n，o位点功能化cofs吸附材料，所述cofs的结构如式ⅰ-ⅲ所示，分别依次命名为thz-dfdm cof、tapt-tpt cof、tapt-dhtacof：
4、
5、该n，o位点功能化cofs吸附材料的制备方法，包括以下步骤：将醛基单体和氨基单体加入到派热克斯管中，加入有机溶剂超声混合均匀，然后加入催化剂，将派热克斯管置于液氮中进行冷冻，抽真空并火焰封管，经加热晶化、索氏提取洗涤和干燥，即得到n，o位点功能化cofs吸附材料。
6、进一步的，所述醛基单体为2,5-二甲氧基苯-1,4二甲醛、2,4,6-三(4-甲酰基苯氧基)-1,3,5-三嗪、2,5-二羟基苯-1,4二甲醛中的一种；所述氨基单体为1,3,5-苯三甲酰肼、2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪中的一种。
7、进一步的，所述醛基单体和氨基单体的摩尔比为1～1.5：1。
8、进一步的，所述有机溶剂为邻二氯苯、n,n-二甲基乙酰胺、正丁醇、1,4-二氧六环、均三甲苯中的一种或多种；所述催化剂为醋酸水溶液，所述醋酸水溶液浓度为1～6mol/l。
9、进一步的，所述醛基单体和氨基单体总质量与有机溶剂体积的比例为30～55mg：0.5～3.0ml；所述催化剂与有机溶剂的体积比为1：2.3～10。
10、进一步的，所述加热晶化反应的温度为60～180℃，反应时间为3～7天。
11、进一步的，所述索氏提取采用的溶剂为甲醇、四氢呋喃中的一种或两种。
12、一种n，o位点功能化cofs吸附材料，由本专利技术任一项所述的制备方法制得。
13、本专利技术提供的n，o位点功能化cofs吸附材料在吸附钍中的应用。
14、进一步的，所述n，o位点功能化cofs吸附材料作为吸附剂在吸附钍中的应用。
15、进一步的，将本专利技术的n，o位点功能化cofs吸附材料加入水体中进行吸附富集th(iv)，吸附钍离子溶液的ph值为1.0～5.0。
16、进一步的，所述n，o位点功能化cofs吸附材料吸附钍离子溶液的ph值为3.0～5.0。
17、进一步的，所述n，o位点功能化cofs吸附材料吸附钍离子溶液的ph值为4.0～5.0。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术以含n，o功能位点的醛基单体及氨基单体为原料，制备得到了具有优异吸附性能的钍吸附材料。本专利技术的吸附材料由于n，o双齿位点与钍离子之间具有强的螯合配位相互作用，该材料可在1h内快速达到吸附饱和，实现对钍离子的快速去除。
20、本专利技术制备的n，o位点功能化cofs吸附材料对th(iv)具有独特的亲和力，兼具高的金属离子选择性和吸附容量，可应用于成分复杂的含钍废水且产品环境友好。另外，本申请的n，o位点功能化cofs吸附材料用于吸附钍后经过多次循环再生后仍具有较强的吸附性能，本专利技术的吸附材料性能稳定，重复利用率高。
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1.一种N，O位点功能化COFs吸附材料，其特征在于，所述COFs吸附材料的结构如下式Ⅰ-Ⅲ所示，分别依次命名为THz-DFDM COF、TAPT-TPT COF、TAPT-DHTACOF：
2.权利要求1所述的N，O位点功能化COFs吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将醛基单体和氨基单体加入到派热克斯管中，加入有机溶剂超声混合均匀，再加入催化剂，将派热克斯管置于液氮中进行冷冻，抽真空并火焰封管，经加热晶化、索氏提取洗涤和干燥，即得到N，O位点功能化COFs吸附材料。
3.根据权利要求2所述的N，O位点功能化COFs吸附材料的制备方法，其特征在于，所述醛基单体为2,5-二甲氧基苯-1,4二甲醛、2,4,6-三(4-甲酰基苯氧基)-1,3,5-三嗪、2,5-二羟基苯-1,4二甲醛中的一种；所述氨基单体为1,3,5-苯三甲酰肼、2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪中的一种。
4.根据权利要求2所述的N，O位点功能化COFs吸附材料的制备方法，其特征在于，所述醛基单体和氨基单体的摩尔比为1～1.5：1。
5.根据权
6.根据权利要求2所述的N，O位点功能化COFs吸附材料的制备方法，其特征在于，所述醛基单体和氨基单体总质量与有机溶剂体积的比例为30～55mg：0.5～3.0mL；所述催化剂与有机溶剂的体积比为1：2.3～10。
7.根据权利要求2所述的N，O位点功能化COFs吸附材料的制备方法，其特征在于，所述加热晶化反应的温度为60～180℃，反应时间为3～7天。
8.根据权利要求2所述的N，O位点功能化COFs吸附材料的制备方法，其特征在于，所述索氏提取采用的溶剂为甲醇、四氢呋喃中的一种或两种。
9.权利要求1所述的N，O位点功能化COFs吸附材料或权利要求2～8任意一项所述制备方法制得的N，O位点功能化COFs吸附材料在吸附钍中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述N，O位点功能化COFs吸附材料吸附钍离子溶液的pH值为1.0～5.0。
...【技术特征摘要】
1.一种n，o位点功能化cofs吸附材料，其特征在于，所述cofs吸附材料的结构如下式ⅰ-ⅲ所示，分别依次命名为thz-dfdm cof、tapt-tpt cof、tapt-dhtacof：
2.权利要求1所述的n，o位点功能化cofs吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将醛基单体和氨基单体加入到派热克斯管中，加入有机溶剂超声混合均匀，再加入催化剂，将派热克斯管置于液氮中进行冷冻，抽真空并火焰封管，经加热晶化、索氏提取洗涤和干燥，即得到n，o位点功能化cofs吸附材料。
3.根据权利要求2所述的n，o位点功能化cofs吸附材料的制备方法，其特征在于，所述醛基单体为2,5-二甲氧基苯-1,4二甲醛、2,4,6-三(4-甲酰基苯氧基)-1,3,5-三嗪、2,5-二羟基苯-1,4二甲醛中的一种；所述氨基单体为1,3,5-苯三甲酰肼、2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪中的一种。
4.根据权利要求2所述的n，o位点功能化cofs吸附材料的制备方法，其特征在于，所述醛基单体和氨基单体的摩尔比为1～1.5：1。
5.根据权利要求2所述的n，o位点功能...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓芳，高艳安，于凯丽，胡慧，徐佳欣，陈善桂，肖松涛，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：
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