【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能化材料领域，具体涉及具有氢键作用位点的共价有机骨架材料及制备方法和应用。
技术介绍
1、海水中的铀主要以碳酸铀酰离子的形式存在，现有技术报道从海水中进行铀的提取主要是针对铀酰离子进行研究的，在实际环境中铀酰离子与碳酸根离子紧密结合，加大了从海水中提取铀的难度。现有的碳酸铀酰离子吸附材料制备方法复杂，并且制备出的材料吸附效果差，其中包括吸附量小，吸附速率缓慢，选择性差并且可循环性能差等缺点。采用过渡金属碳化物和氮化物与结构稳定的共价有机骨架静电自组装制备的复合吸附剂mxene-ao@lzu1(stable and highly efficient extraction of u(vi)from seawater bycovalent organic frameworks and amidoxime co-functionalizedmxene)需要经历三步反应才可以制备得到，它在碳酸铀酰溶液中的铀吸附量约为22mg g-1，30分钟可以得到吸附平衡，当干扰离子与碳酸铀酰离子共存时，以钒为例，mxene-ao@lzu1的吸附量保持率仅在33％。此外现有公开的共价材料循环≤5次，循环后的吸附量保持率≤85％。因此，制备出吸附速率快，吸附量大，选择性高、热稳定性好、可循环性能好的材料、在吸附过程中不破坏共价有机物结构是目前亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术难题，本专利技术提供了具有氢键作用位点的共价有机骨架材料，所述的具有氢键作用位点的共价有机骨架材
2、所述的磷酸基团接枝的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料，它的制备方法包括如下步骤：
3、将原料a和原料b混合，再加入溶剂c中，在室温下搅拌0.5-5h，再加入含有亚胺键的cof材料的c溶液，所述的含有亚胺键的cof材料、a和b的摩尔比为1:5:1-1:200:100，含有亚胺键的cof材料在溶剂c中的浓度为0.001-0.05mol l-1，再进行2-10次循环处理，每次循环处理为：在液氮中冷冻3-10分钟，再抽真空3-10分钟，充入氮气，然后在室温下解冻，再在25-150℃下反应24-120h后，经洗涤和干燥过夜后获得磷酸基团接枝的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料；
4、所述的胺肟基团接枝的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料，它的制备方法包括如下步骤：
5、按照摩尔比1:20-1:2将氰基接枝的cof材料与盐酸羟胺加入含有三乙胺和溶剂g的混合溶液中，所述的三乙胺与溶剂g的体积比为1:200-1:50，氰基接枝的cof材料在溶剂g中的浓度为0.01-0.1mol l-1，再在45-100℃下反应12-72h后，经洗涤和干燥后获得胺肟基团接枝的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料；
6、所述的氰基接枝的cof材料，它的制备方法包括如下步骤：
7、将原料d和原料e混合，再加入溶剂f中，在室温下搅拌0.5-5h，再加入含有亚胺键的cof材料和溶剂f的混合溶液，所述的含有亚胺键的cof材料、d和e的摩尔比为1:5:1-1:200:100，含有亚胺键的cof材料在溶剂f中的浓度为0.001-0.05mol l-1，再进行2-10次循环处理，每次循环处理为：在液氮中冷冻3-10分钟，再抽真空3-10分钟，充入氮气，然后在室温下解冻，再在25-150℃下反应24-120h后，经洗涤和干燥过夜后获得氰基接枝的cof材料；
8、所述的含有亚胺键的cof材料，它的制备方法包括如下步骤：
9、按照摩尔比3:1将三(4-苯甲酰基)胺和对苯二胺混合后，加入邻二氯苯和乙醇的混合溶液，超声5分钟后，加入醋酸溶液；进行3次真空循环处理，每次循环处理为：在液氮中冷冻5分钟，再抽真空5分钟，充入氮气，然后在室温下解冻，然后在真空下和120℃下反应3天，再经洗涤、干燥后获得含有亚胺键的cof材料(简称iiserp-cof2)，所述的邻二氯苯和乙醇的体积比为1:1，所述的醋酸溶液浓度为3mol l-1；
10、所述的a为三甲基溴硅或硼氢化钠中的一种；
11、所述的b为亚磷酸二乙酯或醋酸中的一种；
12、所述的溶剂c为乙腈或乙醇中的一种；
13、所述的d为4-乙炔苯甲腈或1,4-二亚硝基苯中的一种；
14、所述的e为甲醇或四氯苯醌与三氟化硼乙醚混合物中的一种，所述的四氯苯醌与三氟化硼乙醚的摩尔比为1:1-3:1；
15、所述的溶剂f为甲苯或四氢呋喃中的一种；
16、所述的溶剂g为n,n-二甲基乙酰胺或乙醇中的一种；
17、所述的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料5％的热失重温度≥200℃，水接触角≤50°，水气吸附量为4-25cm3g-1，在碳酸铀酰溶液中铀的吸附量为＞100mg g-1，吸附平衡的时间≤10min，材料选择性吸附作用强，在铀和钒等离子共存时，对铀的萃取量仍能≥单一铀存在的86％，在经过10次循环使用后，吸附量保持率≥87％；
18、进一步地，所述的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料水接触角10-48.6°，在碳酸铀酰溶液中铀的吸附量为103-300mg g-1。
19、本专利技术提供了具有氢键作用位点的共价有机骨架材料在海水提铀领域中的应用。
20、与现有技术相比，本专利技术对原料、原料配比、工艺和工艺参数进行协同调控，并且只有在本专利技术权利要求保护范围内，获得的共价有机骨架材料对碳酸铀酰离子拥有良好的结合能力，吸附量大，吸附速率快，选择性强，可循环性好。具体分析如下：一是本专利技术提供的磷酸基和胺肟基修饰的共价有机骨架材料化学和热稳定性好，可以在200℃以上保持热稳定；二是本专利技术获得的材料亲水性强，水接触角≤50°，水气吸附量为4-25cm3 g-1；三是本专利技术获得的材料的对铀吸附量高于现有技术材料吸附量的同时还显著提高了吸附速度，它们在碳酸铀酰溶液中对铀的吸附量为＞100mg g-1，而且吸附速率快，均可以在10分钟达到吸附平衡，与wang等人报道过的cof-dg(guanidinium-based ionic covalent organicframeworks for capture ofuranyl tricarbonate)相比，磷酸基和胺肟基修饰的共价有机骨架材料平衡时间均缩短了400倍，吸附量分别提升了3.8倍和1.5倍；四是本专利技术获得的材料选择性强，即使在铀和钒等离子共存时，仍然能对碳酸铀酰离子产生较强的吸附作用，对铀的萃取量仍能≥单一铀存在的86％；五是本专利技术获得的材料循环性能好，本专利技术获得的材料在经过10次循环使用后，吸附量仍能保持率在87％以上，而现有技术获得的材料仅能循环5次，并且保持率仅为85％。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.具有氢键作用位点的共价有机骨架材料，所述的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料为磷酸基团接枝的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料或胺肟基团接枝的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料；
2.根据权利要求1所述的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料，其特征在于：所述的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料水接触角10-48.6°，在碳酸铀酰溶液中铀的吸附量为103-300mg g-1。
3.权利要求1或2所述的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料在海水提铀领域中的应用。
【技术特征摘要】
1.具有氢键作用位点的共价有机骨架材料，所述的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料为磷酸基团接枝的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料或胺肟基团接枝的具有氢键作用位点的共价有机骨架材料；
2.根据权利要求1所述的具有氢键作用位点的共价有...
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