亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        共軛多孔有機聚合物的制備及其對核廢料中碘的捕獲

        2023-02-22 12:36:44蘇品杰羅亦夫孫琪琪張紅翠閆卓君布乃順
        中國環(huán)境科學(xué) 2023年2期
        關(guān)鍵詞:苯環(huán)孔道骨架

        蘇品杰,王 凈,褚 闊,羅亦夫,孫琪琪,董 欣,張紅翠,崔 博,閆卓君,布乃順*

        共軛多孔有機聚合物的制備及其對核廢料中碘的捕獲

        蘇品杰1,王 凈1,褚 闊1,羅亦夫1,孫琪琪1,董 欣1,張紅翠2,崔 博2,閆卓君2,布乃順1*

        (1.遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院,遼寧 沈陽 110036;2.遼寧大學(xué)化學(xué)院,遼寧 沈陽 110036)

        將1,3,5-三乙炔基苯與2,7-二溴-9,9-二苯基芴進行Sonogashira-Hagihara偶聯(lián)反應(yīng),成功合成了一種共軛多孔有機聚合物(命名為LNU-15).該聚合物的骨架分解溫度在350 ℃以上,且不溶于有機溶劑,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性.LNU-15主要以1.379nm的均一孔徑存在.由于單開放通道、大量的強親和力結(jié)合位點以及π共軛結(jié)構(gòu),LNU-15對碘具有優(yōu)異的捕獲能力,獲得2,400mg/g的捕獲量.根據(jù)擬二級動力學(xué)方程可知, LNU-15對碘的吸附速率常數(shù)為0.003g/(g×min),理論平衡捕獲量為2,490mg/g.實際捕獲量為理論量的96.4%.此外,LNU-15可在空氣中加熱或乙醇溶液中可逆釋放碘,且具有一定的循環(huán)穩(wěn)定性.LNU-15破解了由孔隙堵塞造成的“死空間”以及客體分子不易進入骨架的問題,可用于環(huán)境碘污染控制,并為核工業(yè)發(fā)展提供重要支撐.

        碘捕獲;可逆釋放;Sonogashira-Hagihara偶聯(lián)反應(yīng);多孔有機聚合物;共軛結(jié)構(gòu)

        發(fā)展核能是解決全球能源短缺問題和減少溫室氣體排放的重要途徑之一[1-3].盡管核能是綠色可靠的能源,但在核廢物的安全處置方面,仍面臨著巨大的問題.碘的放射性同位素(129I和131I)是核廢物中主要的揮發(fā)性裂變產(chǎn)物,具有不穩(wěn)定、易揮發(fā)、易溶于水等特點[4-5].近期調(diào)查表明,碘的放射性同位素可通過水體和大氣被長距離傳輸與擴散,并造成環(huán)境污染[6-7].更重要的是,它們通過生物放大作用進入食物鏈,已對人體健康構(gòu)成了潛在的威脅[8-9].早期開發(fā)的碘捕獲材料雖有一定的實效性[10-12],但仍存在對碘敏感性低、難以再生、穩(wěn)定性差等缺點[13-15].因此,亟待開發(fā)一種成本低、吸附性能好、易于回收利用的碘捕獲材料.多孔有機聚合物是一種由剛性有機結(jié)構(gòu)基元通過自聚或共聚等方式構(gòu)成的新型多孔材料,具有結(jié)構(gòu)輕質(zhì)、孔隙率高、活性位點豐富、氣體吸附出眾及穩(wěn)定性優(yōu)異等優(yōu)點,已在氣體儲存與分離、催化、質(zhì)子傳導(dǎo)、環(huán)境污染控制等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[16-18].近年來,多孔有機聚合物材料在碘捕獲方面表現(xiàn)出了巨大的潛力,可成為從煙道氣和核電站廢氣中捕獲放射性碘的優(yōu)勢候選材料[19-21].

        多孔有機聚合物捕獲碘的能力會受到形貌、孔隙參數(shù)、親和力結(jié)合位點和π共軛體系等因素影響[22-24],這導(dǎo)致了人們趨向于設(shè)計越來越復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu).然而,骨架和孔道相互交叉和連接會產(chǎn)生眾多的交叉點以及不同尺寸的孔隙結(jié)構(gòu),特別是其中較小的孔道很有可能被碘占據(jù),阻斷這些連接孔隙的開放空間,這樣的通道阻塞會極大地限制孔隙的利用率[25].鑒于此發(fā)現(xiàn),設(shè)計和制備具有均一孔徑的碘捕獲材料可能是破解由狹窄的連接孔道或小窗口造成孔隙堵塞進而形成“死空間”問題的關(guān)鍵[18].此外,通過將高親和力結(jié)合位點摻雜到多孔有機聚合物骨架中,碘捕獲能力明顯增強.從這個角度來看,將富含π鍵的結(jié)構(gòu)單元(苯環(huán)、炔基)基團引入多孔有機聚合材料將有助于提高其對碘的親和力并增加碘捕獲值,這得益于吸附位點和碘分子之間的路易斯酸堿相互作用[26].本研究在充分考慮到上述因素基礎(chǔ)上,采用富含炔鍵的1,3,5-三乙炔基苯與富含苯環(huán)的2,7-二溴-9,9-二苯基芴作為構(gòu)筑基元,通過Sonogashira-Hagihara偶聯(lián)反應(yīng)成功制備了一種具有單開放通道的共軛多孔有機聚合物L(fēng)NU-15.從低成本、簡便性、可操控性、實際應(yīng)用性等角度出發(fā),本研究為設(shè)計和開發(fā)新型的碘捕獲材料提供了理論和應(yīng)用基礎(chǔ).

        1 材料與方法

        1.1 試劑與材料

        1,3,5-三乙炔基苯購自梯希愛(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司,2,7-二溴-9,9-二苯基芴與碘單質(zhì)購自薩恩化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司.碘化亞銅和四(三苯基磷)鈀購自美國西格瑪奧德里奇公司.其它化學(xué)品和溶劑均從商業(yè)供應(yīng)商購買,未經(jīng)進一步凈化而使用.

        1.2 LNU-15的合成方法

        在高純氮氣條件下,將200mg(1.3317mmol)的1,3,5-三乙炔基苯與951mg(1.9976mmol)的2,7-二溴-9,9-二苯基芴,30mg四(三苯基磷)鈀,10mg碘化亞銅加入到50mL三頸瓶中,然后加入20mL無水N,N′-二甲基甲酰胺和8mL無水三乙胺,將反應(yīng)體系加熱至80℃反應(yīng)72h.待反應(yīng)結(jié)束后,冷卻到室溫,將得到產(chǎn)物分別用N,N′-二甲基甲酰胺、四氫呋喃和丙酮溶劑多次洗滌,得到粗產(chǎn)品.隨后用四氫呋喃、二氯甲烷和甲醇索氏提取后,進行進一步純化.最后得到的樣品在90℃下真空干燥10h得到棕色粉末,命名為LNU-15.合成方法如圖1所示.

        圖1 LNU-15的合成方法

        1.3 表征方法

        傅里葉紅外光譜通過紅外光譜分析儀(IR- Prestige 21)測定,樣品制作采用溴化鉀壓片法.13C固體核磁共振圖譜通過固體核磁共振分析儀(Bruker AVANCE III model 400MHz)測定,記錄MAS速度為5kHz.粉末X-射線衍射圖譜通過X射線衍射儀(Bruker D8ADVANCE)測定,掃描范圍為5~60°.熱重曲線使用瑞士梅特列-托利多公司的熱分析儀(TGA/DSC 2)測定.掃描電鏡表征使用日本日立電子顯微鏡(Su8010)對樣品進行觀察分析.同時,通過日本電子透射電鏡(JEM-2100)觀察分析了樣品的透射電鏡圖像,測試之前先將樣品在二氯甲烷溶液中超聲30min,然后滴于碳膜覆蓋的光柵上,干燥48h.使用氣體吸附測試儀(Quantachrome AsiQ-C)測定樣品的氮氣吸附-脫附等溫線,并通過Brunauer- Emmett-Teller(BET)吸附理論計算樣品比表面積,非定域密度泛函理論(NLDFT)計算孔徑分布.拉曼數(shù)據(jù)通過雷尼紹顯微拉曼光譜儀(Renishaw Invia)測定,配備λ=532nm的Ar離子激光器532nm激發(fā)激光器,記錄100~300cm-1的數(shù)據(jù).

        1.4 碘的吸附與釋放實驗

        1.4.1 氣態(tài)碘的捕獲 用質(zhì)量法來評估和分析LNU-15對碘的吸收能力.將已知重量的LNU-15樣品放入小稱量瓶中(同時放入一個空稱量瓶做為對照),然后稱量瓶被放置于一個密封容器中,容器中儲存著過量的碘蒸氣.在75℃環(huán)境條件下(典型核燃料燃燒后的處理條件),以不同的時間間隔取出負載碘的樣品并稱重.捕獲碘的重量百分比按以下公式計算:

        式中:1和2分別為吸附碘前后LNU-15樣品的質(zhì)量.

        1.4.2 碘在空氣中的釋放 用質(zhì)量法來評估LNU-15材料對碘吸附后的可回收能力.將負載碘的LNU-15放入小稱量瓶中,在空氣中125℃下加熱釋放碘,在設(shè)定的時間間隔取出負載碘的樣品并稱重.

        1.4.3 碘在溶液中的釋放 以乙醇為萃取溶劑,評估LNU-15材料對碘吸附后的可回收能力.將5mL乙醇倒入裝有負載碘的LNU-15的玻璃瓶中,在設(shè)定的時間間隔觀察碘的釋放過程.通過記錄乙醇溶劑以及樣品顏色的變化,來觀察碘在溶液中的釋放過程.

        2 結(jié)果與討論

        2.1 LNU-15結(jié)構(gòu)表征

        傅里葉變換紅外光譜揭示了合成過程中官能團的變化.從LNU-15及其單體的紅外光譜中可以清楚地看出,反應(yīng)單體在495cm-1處對應(yīng)的C—Br特征峰以及在3300cm-1處對應(yīng)的端炔基特征峰均未出現(xiàn)在聚合物L(fēng)NU-15的紅外光譜中(圖2a).同時,在LNU-15的紅外光譜中可以觀察到—C≡C—的吸收峰(=2200cm-1處).上述結(jié)果表明,聚合反應(yīng)已經(jīng)按照預(yù)期發(fā)生,且聚合程度完全.通過13C固體核磁可進一步確定LNU-15的骨架結(jié)構(gòu)(圖2b),結(jié)果表明,在120~150ppm范圍內(nèi)觀察到的峰主要歸屬于芳香環(huán)上對應(yīng)的碳,90ppm附近的共振信號峰歸因于—C≡C—,65ppm處則為芴環(huán)上的季碳.固體核磁表征結(jié)果進一步證實了LNU-15已按照預(yù)想的合成路線被成功制備.

        為分析LNU-15的結(jié)晶性,進行了粉末X-射線衍射表征.從粉末X-射線衍射圖譜中可以看出, LNU-15只有較寬的衍射峰,表明LNU-15的骨架是無定形結(jié)構(gòu)(圖2c),這主要是由于骨架中的苯環(huán)之間存在著扭曲現(xiàn)象[27-29].通過在氮氣條件下進行熱重分析,研究了LNU-15的熱穩(wěn)定性.從熱重曲線中可以看出,LNU-15聚合物骨架在350℃才開始降解,到750℃時大約降解損失20%,說明該材料具有非常好的熱穩(wěn)定性(圖2d).另外,LNU-15也具有很好的溶劑穩(wěn)定性,在丙酮、甲醇、四氫呋喃、二氯甲烷、N,N′-二甲基甲酰胺等溶劑中均不會溶解或分解.上述結(jié)果均表明LNU-15具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,在煙道氣和核電站廢氣等苛刻環(huán)境中仍然具有穩(wěn)定的碘捕獲性能.

        為了解聚合物的形貌與內(nèi)部結(jié)構(gòu),進行了掃描電鏡和透射電鏡的表征.從LNU-15的掃描電鏡圖像中可以清晰看到,LNU-15是由類球形小顆粒固體堆積而成(圖2e).顆粒固體的堆積現(xiàn)象導(dǎo)致LNU-15的微觀結(jié)構(gòu)疏松,增加了附加比表面積.與聚合物固有表面積(由該作用動力學(xué)控制的微孔)不同的是,堆積現(xiàn)象增加了由間隙空隙形成的介孔,這極大地促進LNU-15聚合物對碘的捕獲性能[30].通過透射電鏡圖像也可以看到,LNU-15內(nèi)部具有豐富的蠕蟲狀孔道結(jié)構(gòu)(圖2f).

        圖2 LNU-15的結(jié)構(gòu)表征

        為了進一步研究LNU-15的孔道性質(zhì),進行了氮氣吸附-脫附表征測試.LNU-15的吸附曲線在低壓范圍內(nèi)(/0<0.05)急劇上升(圖3a),證明LNU-15具有大量微孔結(jié)構(gòu).隨后,高壓范圍內(nèi)的吸附等溫線出現(xiàn)了明顯的滯后環(huán),表明材料中存在少量的介孔隙[31],這也驗證了掃描電鏡的結(jié)果.介孔結(jié)構(gòu)允許碘分子在材料內(nèi)自由遷移,促使碘分子接近LNU-15骨架內(nèi)部的活性位點.根據(jù)NLDFT計算得到的孔徑分布驗證了這一結(jié)果,從圖中可以看出LNU-15的孔徑主要集中分布在1.379nm(圖3b).這種均一的孔徑不易形成“死空間”,解決了由狹窄的連接孔道或小窗口造成的孔隙堵塞問題,客體分子更容易進入骨架內(nèi)部.通過BET計算,LNU-15的比表面積為20m2/g.

        2.2 LNU-15捕獲及釋放碘的性能

        2.2.1 核廢料中的碘捕獲性能 利用圖4(a)所示的碘捕獲裝置,進行了LNU-15的碘捕獲性能研究.隨著暴露時間的延長,LNU-15對碘蒸氣的捕獲量在最初的5h內(nèi)迅速增加.隨后,在48h后碘負載量沒有進一步變化,這意味著捕獲量已達到飽和(空玻璃瓶大約吸附了0.002g的碘)(圖4b).通過LNU-15樣品吸附碘前后的外觀顏色的變化(由棕色變成黑色)可以直觀地看出碘分子已被LNU-15成功捕獲(圖4b內(nèi)插圖).通過計算,LNU-15對碘的飽和捕獲量為240wt% (2,400mg/g),這一結(jié)果遠高于一些傳統(tǒng)的固體吸附劑,例如Ag-MOR:7wt%[32],PHA-HcoP- 1:131wt%[33],CMPN-3:208wt%[34],PHCP@PES:18.6wt%[15].通過BET表面積(20m2/g)計算,單位比表面積的碘捕獲量約為120mg/m2.這一結(jié)果在含銀沸石、金屬有機骨架和共軛微孔聚合物等材料中達到最高水平[15].值得注意的是,與LNU-15具有相似化學(xué)組成的PAF-1,雖然比表面積(PAF-1比表面積為5600m2/g)是LNU-15的280倍,但是其單位比表面積的碘捕獲量(0.33mg/m2)要遠小于LNU-15[35].此外,LNU-15對碘的捕獲速率也明顯快于Cu-BTC @PES[36],BiZnAl-LDH[37]和其他捕獲材料.較高的碘捕獲量和較快的碘捕獲速率主要由以下兩個原因?qū)е碌?一是以C為中心連接的大量苯環(huán)以及豐富的炔鍵可作為強結(jié)合位點,增加了共軛體系對碘的親和力;二是均一的孔徑分布更加有利于聚合物骨架內(nèi)部空間的利用.

        用擬一級動力學(xué)方程和擬二級動力學(xué)方程對吸附量與時間的關(guān)系進行擬合.表達式見式(2)、式(3).

        圖3 LNU-15的氮氣吸附-脫附等溫線與孔徑分布

        擬一級動力學(xué)方程的表達式為:

        擬二級動力學(xué)方程的表達式為:

        式中:q和e分別為不同時間和平衡時間時的吸附容量,g/g;1和2分別為擬一級動力學(xué)方程和擬二級動力學(xué)方程的吸附速率常數(shù),單位分別為min-1和g/(g×min).

        表1 擬一級和擬二級動力學(xué)模型的非線性擬合參數(shù)

        通過對比擬合曲線和2發(fā)現(xiàn),擬二級動力學(xué)模型比擬一級動力學(xué)模型更適合用于闡釋LNU-15對碘的吸附過程(圖4c、表1).擬二級動力學(xué)模型是以化學(xué)吸附為基礎(chǔ),在吸附的過程中富含電子的苯環(huán)和炔基與路易斯酸性碘分子發(fā)生電子轉(zhuǎn)移[37].根據(jù)擬二級動力學(xué)方程可以求出,碘在LNU-15吸附劑上的吸附速率常數(shù)2為0.003g/(g.min),理論平衡吸附量為2.49g/g,通過計算可知實際捕獲量為理論量的96.4%,這主要是均一的孔徑保證了客體碘可以進入孔道深處以及苯環(huán)和炔基吸附位點與碘之間存在強吸附力.

        圖4 LNU-15在75℃條件下對碘的捕獲性能

        上述結(jié)果均表明,LNU-15是一種吸附能力強的碘捕獲材料,可以在煙道氣和核電站廢氣的氣流中快速、有效地捕獲碘.

        2.2.2 LNU-15對碘的捕獲機理 碘捕獲機理的研究對進一步發(fā)展碘捕獲材料的推廣應(yīng)用具有重要意義.為了進一步探究LNU-15對碘的捕獲機理,采用熱重、紅外光譜、粉末X-射線衍射和拉曼光譜等分析技術(shù)進行了研究.熱重分析證實了LNU-15在90~400℃之間有一個較寬的質(zhì)量損失平臺(碘單質(zhì)沸點為184℃)(圖5a),這是聚合物表面及內(nèi)部孔道中捕獲的碘揮發(fā)導(dǎo)致的.這一結(jié)果也證實了聚合物骨架孔道與碘分子之間已產(chǎn)生相互作用[38].通過對比LNU-15捕獲碘前后的紅外光譜圖(圖5b),可以看出捕獲前后聚合物的某些特征峰位置發(fā)生輕微的變化,其中1577cm-1處的苯環(huán)特征峰移動至1636cm-1;LNU-15的—C≡C—特征峰也發(fā)生了類似的移動.這些結(jié)果表明,在吸附過程中吸附劑中苯環(huán)和炔鍵與客體碘發(fā)生了相互作用.這主要是苯環(huán)和炔基富含π鍵的結(jié)構(gòu)單元會與路易斯酸性碘分子發(fā)生靜電作用,導(dǎo)致苯環(huán)和炔基的電子云發(fā)生偏移,從而導(dǎo)致特征峰發(fā)生偏移.通過對比碘單質(zhì)與LNU-15捕獲碘前后的粉末X-射線衍射譜圖(圖5c),發(fā)現(xiàn)捕獲碘后的LNU-15并沒有明顯的碘單質(zhì)衍射峰,說明聚合物捕獲的碘不是以碘單質(zhì)的形式存在,而是以離子態(tài)或者分子態(tài)的形式存在.結(jié)合拉曼光譜對捕獲碘后的LNU-15進一步分析(圖5d),當(dāng)?shù)獗籐NU-15捕獲后,I5-的特征伸縮振動峰出現(xiàn)在拉曼光譜的166cm-1附近,I3-的特征伸縮振動峰出現(xiàn)在拉曼光譜的119cm-1附近[4,39].以上結(jié)果進一步驗證了粉末X-射線衍射表征的結(jié)論,也證實了富電子的LNU-15和缺電子的碘之間存在電子轉(zhuǎn)移.正是由于路易斯酸堿作用導(dǎo)致電子轉(zhuǎn)移從而提高了LNU-15孔道內(nèi)部與客體碘之間的相互作用[40-42].綜上所述,LNU-15對碘的高捕獲能力可能歸因于其均一的孔徑分布以及富含電子的苯環(huán)和炔基構(gòu)筑單元為碘客體分子提供了高親和力.

        圖5 LNU-15吸附碘前后的結(jié)構(gòu)表征

        2.2.3 碘的釋放和可回收性 可回收性是評價碘捕獲材料性能的重要指標.本研究采用兩種方法實現(xiàn)LNU-15的可回收利用.第一種方法是直接加熱.將樣品置于空氣中加熱至125℃,進行LNU-15的負載碘的釋放研究.當(dāng)釋放6h時,負載碘的LNU-15對碘釋放效率高達93%(圖6a).優(yōu)異的碘釋放性能促使進一步研究LNU-15的可循環(huán)利用性.先將LNU-15樣品置于75℃條件下進行長達48h的碘捕獲,然后在125℃下加熱6h釋放碘并回收LNU-15.此過程可評價LNU-15的循環(huán)回收利用性能.結(jié)果表明,5次循環(huán)后樣品對碘的捕獲量仍然保持初始容量的78%,樣品具有一定的循環(huán)穩(wěn)定性(圖6b).循環(huán)穩(wěn)定性下降的主要原因是多次加熱脫附后,一些被捕獲的碘由于與LNU-15之間存在強烈的靜電相互作用,被困于LNU-15的孔道內(nèi)部,不易被脫附,并占用一定的吸附空間[43-44].第二種途徑是在有機溶液中釋放.在室溫下將負載碘的LNU-15浸泡在乙醇溶液中,隨著時間的推移,乙醇溶液的顏色逐漸變成深棕色,而樣品從黑色變?yōu)樽厣?可以看出捕獲的碘從LNU-15材料中已釋放到乙醇溶液里(圖6c).同時,大量研究也證明部分碘捕獲材料在有機溶劑中釋放后,能夠進行循環(huán)使用.例如:Ag0@BT-nCF在3次循環(huán)后可達到原碘捕獲容量的87%[45].NH-COF在循環(huán)4次后,對碘的捕獲效率下降到70%[43].連續(xù)5次再生循環(huán)后,CTF與CTF-TS樣品的碘捕獲容量保留率分別下降至87.6%和83.9%[46].上述研究為后續(xù)工作的開展提供了參考.綜上所述,LNU-15作為一種高效的碘捕獲材料,既可循環(huán)使用,又具有一定的循環(huán)穩(wěn)定性,可為放射性碘的捕獲和環(huán)境污染控制提供重要支撐,具有較好的社會效益和應(yīng)用前景.

        圖6 LNU-15在125℃條件下對碘的釋放與可回收性

        3 結(jié)論

        3.1 通過Sonogashira-Hagihara偶聯(lián)反應(yīng)成功制備了一種共軛多孔有機聚合物L(fēng)NU-15用于碘捕獲.LNU-15在750℃時大約降解損失20%,且在丙酮、甲醇、四氫呋喃、二氯甲烷、N,N′-二甲基甲酰胺等溶劑中均不會溶解或分解.

        3.2 LNU-15對碘的捕獲符合擬二級動力學(xué),捕獲過程為化學(xué)吸附,吸附速率常數(shù)2為0.003g/(g×min),理論平衡吸附量為2.49g/g,依賴于LNU-15與客體分子之間的電子共享.

        3.3 LNU-15具有大量的苯環(huán)以及豐富的炔鍵,孔徑主要集中分布在1.379nm,比表面積為20m2/g,對碘的飽和捕獲量達2,400mg/g,是理論吸附量的96.4%.

        3.4 5次循環(huán)后LNU-15對碘的捕獲量仍然保持初始容量的78%.

        [1] Kintisch, E. Nuclear power-congress tells DOE to take fresh look at recycling spent reactor fuel [J]. Science, 2005,310(5735):1406.

        [2] Chen R, Hua T L, Zhang W, et al. Synthesis of nitrogen-containing covalent organic framework with reversible iodine capture capability [J]. Microporous and Mesoporous Materials, 2021,312:110739.

        [3] Zia H, Arham Shamim M, Zeeshan M, et al. Metal organic frameworks as a versatile platform for the radioactive iodine capture: State of the art developments and future prospects [J]. Inorganica Chimica Acta, 2022,539:121026.

        [4] Xu M, Wang T, Zhou L, et al. Fluorescent conjugated mesoporous polymers with N, N-diethylpropylamine for the efficient capture and real-time detection of volatile iodine [J]. Journal of Materials Chemistry A, 2020,8(4):1966-1974.

        [5] 安毅夫,孫 娟,高 揚,等.長期放射性環(huán)境下微生物群落多樣性變化 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2021,41(2):923-929.

        An Y F, Sun J, Gao Y, et al. Variation of microbial community diversity with long-term exposure of radionuclides in dry uranium tailings pond [J]. China Environmental Science, 2021,41(2):923-929.

        [6] Fang M, Zhao X, Liu Y, et al. Occurrence, evolution and degradation of heavy haze events in Beijing traced by iodine-127 and iodine-129 in aerosols [J]. Chinese Chemical Letters, 2022,33(7):3507-3515.

        [7] Zhao X, Hou X, Zhou W. Atmospheric iodine (127I and129I) record in spruce tree rings in the northeast Qinghai-Tibet Plateau [J]. Environmental Science & Technology, 2019,53(15):8706-8714.

        [8] Liu S, Zeng Y, Zhang A, et al. Efficient capture of radioactive iodine by ZIF-8derived porous carbon [J]. Journal of Environmental Radioactivity, 2022,249:106895.

        [9] Li Y, Li Y, Zhao Q, et al. Cotton fiber functionalized with 2D covalent organic frameworks for iodine capture [J]. Cellulose, 2020,27:1517- 1529.

        [10] Chapman K W, Chupas P J, Nenoff T M. Radioactive iodine capture in silver-containing mordenites through nanoscale silver iodide formation [J]. Journal of the American Chemical Society, 2010, 132(26):8897-8889.

        [11] Subrahmanyam K S, Malliakas C D, Sarma D, et al. Ion-exchangeable molybdenum sulfide porous chalcogel: Gas adsorption and capture of iodine and mercury [J]. Journal of the American Chemical Society, 2015,137(43):13943-13948.

        [12] 馬鋒鋒,趙保衛(wèi),刁靜茹,等.磁性生物炭對水體中對硝基苯酚的吸附特性[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2019,39(1):170-178.

        Ma F F, Zhao B W, Diao J R, et al. Adsorption characteristics of-nitrophenol removal by magnetic biochar [J]. China Environmental Science, 2019,39(1):170-178.

        [13] Liu S, Wang N, Zhang Y, et al. Efficient removal of radioactive iodide ions from water by three-dimensional Ag2O-Ag/TiO2composites under visible light irradiation [J]. Journal of Hazardous Materials, 2015,284:171-181.

        [14] Sun H, La P, Yang R, et al. Innovative nanoporous carbons with ultrahigh uptakes for capture and reversible storage of CO2and volatile iodine [J]. Journal of Hazardous Materials, 2017,321:210-217.

        [15] Chen G, Zhao Q, Wang Z, et al. Pitch-based porous polymer beads for highly efficient iodine capture [J]. Journal of Hazardous Materials, 2022,434:128859.

        [16] Geng T M, Fang X C, Wang F Q, et al. Azine- and azo-based flexible covalent organic frameworks for fluorescence sensing nitro-aromatic compounds and iodine and adsorbing iodine [J]. Reactive and Functional Polymers 2022,176:105309.

        [17] Meng X, Liu Y, Wang S, et al. Molecule-guided synthesis of conjugated microporous polymers with imidazole derivative units for efficient capture of volatile iodine [J]. Microporous and Mesoporous Materials, 2022,336:111871.

        [18] Tian Y Y, Zhu G S. Porous aromatic frameworks (PAFs) [J]. Chemical Reviews, 2020,120(16):8934-8986.

        [19] Skorjanc T, Shetty D, Trabolsi A. Pollutant removal with organic macrocycle-based covalent organic polymers and frameworks [J]. Chem, 2021,7(4):882-918.

        [20] Xie Y, Pan T, Lei Q, et al. Ionic functionalization of multivariate covalent organic frameworks to achieve an exceptionally high iodine- capture capacity [J]. Angewandte Chemie-International Edition, 2021, 60(41):22432-22440.

        [21] 益 軍,朱云龍,曠桂超,等.用于放射性碘吸附的多孔有機聚合物[J]. 化學(xué)進展, 2017,29(7):766-775.

        Yi J, Zhu Y L, Kuang G C, et al. Application of porous organic polymers in the radioactive iodine adsorption [J]. Progress in Chemistry, 2017,29(7):766-775.

        [22] Huve J, Ryzhikov A, Nouali H, et al. Porous sorbents for the capture of radioactive iodine compounds: A review [J]. RSC Advances, 2018, 8(51):29248-29273.

        [23] Xie L H, Zheng Z Y, Lin Q Y, et al. Calix[4]pyrrole-based crosslinked polymer networks for highly effective iodine adsorption from water [J]. Angewandte Chemie International Edition, 2022,61(1):e202113724.

        [24] Wang S, Hu Q B, Liu Y C, et al. Multifunctional conjugated microporous polymers with pyridine unit for efficient iodine sequestration, exceptional tetracycline sensing and removal [J]. Journal of Hazardous Materials, 2020,387:121949.

        [25] Qasem K M A, Khan S, Ahamad M N, et al. Radioactive iodine capture by metal organic frameworks in liquid and vapour phases: An experimental, kinetic and mechanistic study [J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2021,9(6):106720.

        [26] Qian X, Wang B, Zhu Z Q, et al. Novel N-rich porous organic polymers with extremely high uptake for capture and reversible storage of volatile iodine [J]. Journal of Hazardous Materials, 2017, 338:224-232.

        [27] Holst J R, St?ckel E, Adams D J, et al. High surface area networks from tetrahedral monomers: Metal-catalyzed coupling, thermal polymerization, and “Click” chemistry [J]. Macromolecules, 2010, 43(20):8531-8538.

        [28] Stockel E, Wu X F, Trewin A, et al. High surface area amorphous microporous poly(aryleneethynylene) networks using tetrahedral carbon- and silicon-centred monomers [J]. Chemical Communications, 2009,(2):212-214.

        [29] 元 野,閆卓君,任 浩,等.新型鍺中心多孔芳香材料的設(shè)計合成和表征[J]. 化學(xué)學(xué)報, 2012,70(13):1446-1450.

        Yuan Y, Yan Z J, Ren H, et al. Designed synthesis and characterization of novel germanium centered porous aromatic frameworks (Ge-PAFs) [J]. Acta Chimica Sinica, 2012,70(13):1446-1450.

        [30] Ren F, Zhu Z, Qian X, et al. Novel thiophene-bearing conjugated microporous polymer honeycomb-like porous spheres with ultrahigh iodine uptake [J]. Chemical Communications, 2016,52(63):9797- 9800.

        [31] Mason J A, Veenstra M, Long J R. Evaluating metal-organic frameworks for natural gas storage [J]. Chemical Science, 2014, 5(1):32-51.

        [32] Yeager C M, Amachi S, Grandbois R, et al. Microbial transformation of iodine: From radioisotopes to iodine deficiency [J]. Advances in Applied Microbiology. 2017,101:83-136.

        [33] Wang P, Xu Q, Li Z, et al. Exceptional iodine capture in 2D covalent organic frameworks. Advanced Materials, 2018,30(29):1-7.

        [34] Chen Y, Sun H, Yang R, et al. Synthesis of conjugated microporous polymer nanotubes with large surface areas as absorbents for iodine and CO2uptake [J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015,3:87-91.

        [35] Pei C Y, Ben T, Xu S X, et al. Ultrahigh iodine adsorption in porous organic frameworks [J]. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2(20):7179-7187.

        [36] Zhao Q, Zhu L, Lin G, et al. Controllable synthesis of porous Cu-BTC@polymer composite beads for iodine capture [J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019,11(45):42635-42645.

        [37] Trinh Dinh D, Zhang D, Vu Ngoc T. High iodine adsorption performances under off-gas conditions by bismuth-modified ZnAl- LDH layered double hydroxide [J]. RSC Advances, 2020,10(24): 14360-14367.

        [38] Ma S, Islam S M, Shim Y, et al. Highly efficient iodine capture by layered double hydroxides intercalated with polysulfides [J]. Chemistry of Materials, 2014,26(24):7114-7123.

        [39] Hu X W, Wang H G, Faul C F J, et al. A crosslinking alkylation strategy to construct nitrogen-enriched tetraphenylmethane-based porous organic polymers as efficient carbon dioxide and iodine adsorbents [J]. Chemical Engineering Journal, 2020,382:12299- 12307.

        [40] Dalapati S, Jin S, Gao J, et al. An azine-linked covalent organic framework [J]. Journal of the American Chemical Society, 2013, 135(46):17310-17313.

        [41] Yan Z J, Cui B, Zhao T, et al. A carbazole-functionalized porous aromatic framework for enhancing volatile iodine capture via lewis electron pairing [J]. Molecules, 2021,26(17):5263.

        [42] Guo X, Tian Y, Zhang M, et al. Mechanistic insight into hydrogen- bond-controlled crystallinity and adsorption property of covalent organic frameworks from flexible building blocks [J]. Chemistry of Materials, 2018,30(7):2299-2308.

        [43] Mokhtari N, Dinari M. Developing novel amine-linked covalent organic frameworks towards reversible iodine capture [J]. Separation and Purification Technology, 2022:121948.

        [44] 譚 望,郭興華,張 順,等.富氮共價有機框架材料的合成及其碘吸附性能研究[J]. 中國科學(xué):化學(xué), 2019,49(1):207-217.

        Tan W, Guo X H, Zhang S, et al. Synthesis of nitrogen-rich covalent organic framework and its adsorption property for volatile iodine [J]. Scientia Sinica Chimica, 2019,49(1):207-217.

        [45] Wang B, Zhu H, Duan T, et al. Multi-layer active interface construction with polyphenols and nano-silver on nano collagen fiber for efficient capturing iodine vapor [J]. Applied Surface Science, 2022,596:153585.

        [46] Pourebrahimi S, Pirooz M, De Visscher A, et al. Highly efficient and reversible iodine capture utilizing amorphous conjugated covalent triazine-based porous polymers: Experimental and computational studies [J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2022, 10(3):107805.

        Preparation of conjugated porous organic polymers and its capture of iodine from nuclear waste.

        SU Pin-jie1, WANG Jing1, CHU Kuo1, LUO Yi-fu1, SUN Qi-qi1, DONG Xin1, ZHANG Hong-cui2, CUI Bo2, YAN Zhuo-jun2, BU Nai-shun1*

        (1.School of Environmental Science, Liaoning University, Shenyang 110036, China;2.College of Chemistry, Liaoning University, Shenyang 110036, China)., 2023,43(2):568~575

        A conjugated porous organic polymer (named LNU-15) was successfully synthesized by Sonogashira-Hagihara coupling reaction of 1,3,5-triacetylene benzene and 2,7-dibromo-9, 9-diphenyl fluorene. The skeleton decomposition temperature of LNU-15 was above 350℃, and it was insoluble in organic solvents, showing good chemical and thermal stability. The pore size distribution of LNU-15 presented uniform microporous size of 1.379nm. Because of its single open channel, a large number of strong affinity binding sites, as well as π-conjugated network structure, LNU-15 showed an excellent ability to capture iodine, with a high uptake value of 2,400mg/g. According to the pseudo-second-order kinetic equation, the adsorption rate constant of LNU-15 for iodine was0.003g/(g×min), and the theoretical equilibrium catch was2,490mg/g. The actual catch was 96.4% of the theoretical amount. In addition, LNU-15 could reversibly release iodine when heated in air or in ethanol solution, showing a certain cyclic stability. LNU-15 has solved the "dead space" caused by pore blockage and the difficulty for guest molecules to enter the skeleton, which can be used for environmental iodine pollution control and provide important support for the development of nuclear industry.

        iodine capture;reversible release;Sonogashira-Hagihara coupling reaction;porous organic polymer;conjugated structure

        X591

        A

        1000-6923(2023)02-0568-08

        蘇品杰(1997-),男,天津人,遼寧大學(xué)碩士研究生,主要研究方向為污染控制與環(huán)境修復(fù).發(fā)表論文8篇.

        2022-06-27

        國家重點研發(fā)計劃項目(2018YFC1801200);“興遼英才計劃”青年拔尖人才項目(XLYC2007032);遼寧省自然科學(xué)基金資助項目(2021-MS-149);遼寧省教育廳科學(xué)研究經(jīng)費項目(LQN202003);遼寧省科技重大專項(2019JH1/10300001);遼寧大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(X202210140023)

        * 責(zé)任作者, 教授, bunaishun@lnu.edu.cn

        猜你喜歡
        苯環(huán)孔道骨架
        芳香族化合物同分異構(gòu)體的書寫
        淺談管狀骨架噴涂方法
        基于ANSYS的液壓集成塊內(nèi)部孔道受力分析
        骨架密度對炭/炭多孔骨架壓力浸滲銅的影響
        對苯環(huán)上一元取代只有一種的同分異構(gòu)體的系統(tǒng)分析
        接觸壓力非均勻分布下彎曲孔道摩阻損失分析
        Z型三叉樹多肽聚苯環(huán)系統(tǒng)的Hosoya指標的計算公式
        內(nèi)支撐骨架封抽技術(shù)在突出煤層瓦斯抽采中的應(yīng)用
        中國煤層氣(2014年3期)2014-08-07 03:07:45
        離子對SBA-15形貌與孔道結(jié)構(gòu)的影響
        具有極值hyper-Wiener指標的多聯(lián)苯鏈
        奇米影视久久777中文字幕| 亚洲女同恋av中文一区二区| 亚洲精品国产电影| 色综合视频一区中文字幕| 99国产精品99久久久久久| 色婷婷亚洲十月十月色天| 日本高清在线播放一区二区三区| 国产白浆大屁股精品视频拍| 风韵丰满熟妇啪啪区老老熟妇| 全球中文成人在线| 2019年92午夜视频福利| 99re6久精品国产首页| 亚洲精品456在线播放狼人| 日韩欧美亚洲国产精品字幕久久久| 射死你天天日| 国产精品一区2区三区| 久久av一区二区三区黑人| 国产精品美女久久久网站三级 | av无码av天天av天天爽| 久久精品国产亚洲av电影| 宅男久久精品国产亚洲av麻豆 | 国产福利小视频91| 日韩免费精品在线观看| 日本高清视频永久网站www| 香色肉欲色综合| 成人精品国产亚洲av久久| 亚洲男人天堂一区二区| 乱人伦中文无码视频在线观看| 九九久久国产精品大片| 日本黄色一区二区三区| 亚洲欧美牲交| 色综合自拍| 国内精品国产三级国产avx| 天堂一区二区三区在线观看视频| 男女一边摸一边做爽爽的免费阅读| 成人在线免费视频亚洲| 日韩在线不卡一区三区av| 国产福利视频一区二区| 亚洲va欧美va| 久久精品国产亚洲不卡| 色狠狠色狠狠综合天天|