Adv. Mater.：分子印迹多孔芳香骨架及其选择性萃取铀离子的复合组分

尚志者王 6年前 (2018-03-06) 5196浏览

【引言】

由于铀的最大来源是具有各种干扰离子（Na+，K+，Mg2+，Ca2+等）的海水，因此从水中选择性提取铀已引起了全世界的关注。 然而，传统的吸附剂将其大部分功能位点封装在其致密结构中，导致选择性和吸附容量低等问题。 本文报道了结合位点首先被装饰成多孔骨架，并且为铀提取准备了一系列分子印迹的多孔芳香族骨架。 由于多孔结构提供了许多可接近的位点，与传统的分子印迹聚合物相比，所得材料具有四倍增加的离子容量，并且在所有报道的铀吸附剂中具有最高的选择性。 此外，多孔框架可以分散到商业聚合物中形成复合组分，以便从模拟海水中实际萃取铀离子。

【成果简介】

在过去的20年中，有机多孔材料已经成为创新型功能性多孔材料。其纯净的有机成分和空间结构激发了催化、分子分离和光电子应用。作为无定形构件的多孔芳族骨架（PAF），因其大的表面积和可设计的骨架而众所周知。通过各种有机偶联反应和容易设计的建筑单体，可以制备具有限定片段的多种PAF。

近日，东北师范大学的朱广山教授（通讯作者）在Adv. Mater.上发表了一篇题为“Molecularly Imprinted Porous Aromatic Frameworks and Their Composite Components for Selective Extraction of Uranium Ions”的文章。该研究通过分子印迹技术合成了UO22+印迹复合物，并构建了一系列分子印迹多孔芳香族骨架（MIPAF）。在内部空间中具有大量可接近活性部位的MIPAF，显示出比传统MIP更高的UO22+离子吸收性。 另外，它们对UO22+离子捕获对抗干扰金属离子的选择性最高。 而且MIPAF能够与其它聚合物有很好的相容，在实际应用中具有显著的操作简便性和灵活性，可以形成复合纤维、薄膜和涂层。

【图文导读】

图1 构建单元及合成途径

a）Heck偶联反应的构建单位；

b）MIPAF-11-a的合成途径和可能的片段；

c）基于孔径分布的MIPAF 11b-11d。

图2 红外光谱及核磁图

a）1,3,5-三（4-溴苯基）苯（黑色），MIPAF 11a（蓝色），11b（红色），11c（绿色）和11d（粉红色）的FT-IR光谱；
b）MIPAF 11a（黑色），11b（绿色），11c（红色）和11d（蓝色）的13 C CP / MAS NMR谱图。
图3 吸附等温线图
a）氮吸附等温线；
b）MIPAF的UO 2 2+离子吸附等温线。
图4 离子容量图
a）MIPAF-11c在存在不同干扰离子的情况下的离子容量；
b）MIPAF-11c与其他基准材料的UO 2 2+离子选择性和饱和吸收量的比较。
图5 复合纤维、复合涂层的性能试验
a）MIPAF-11c复合纤维和涂层；
b）MIPAF-11c复合涂层的UO 2 2+吸附等温线；
c）在各种干扰离子存在下MIPAF-11c复合涂层的UO 2 2+离子容量；
d）MIPAF-11c复合涂层的回收实验。
【小结】
研究人员将分子印迹技术与多孔材料的结构相结合，制备了一系列用于选择性提取UO 2 2+离子的MIPAF。 具有大量可访问的印迹位点的MIPAFs有效地防止了UO 2 2+离子泄漏，并且与传统的MIP相比， 增加了 近400％的容量。 MIPAF-11c的加载选择性是迄今报道的所有UO22+离子吸附剂中报道值最高的。 最重要的是，MIPAF粉末可以分散到商业聚合物中制备复合纤维、薄膜和涂料。 MIPAF及其复合部件的简便、高效、高选择性和高容量为实际UO22+ 的 离子萃取提供了光明的前途。

本文由材料人编辑部高分子学术组水手供稿，欧洲足球赛事 编辑整理。

欧洲足球赛事 网专注于跟踪材料领域滚球体育 及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域滚球体育 进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入材料人编辑部。参与高分子话题讨论或了解高分子组招募详情，请加高分子交流群（298064863）。

材料测试、数据分析，上测试谷！

标签：
分享到