CN115028811A - 一种大孔径三吲哚烷基多孔化合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大孔径三吲哚烷基多孔化合物及其制备方法与应用，属于吲哚化合物的合成技术领域。本发明首先合成了一种三吲哚烷基单体，随后将其作为原料通过傅克烷基化反应或亲核取代反应制备得到了一类大孔径三吲哚烷基多孔化合物，该材料的微孔孔径较大，可实现对有机溶剂、阳离子和硝基爆炸物的高效吸附，具有吸附容量大、平衡时间短、循环使用性能好的特点。本发明提供的三吲哚烷基化合物的制备方法具备操作简单、成本较低、成品率高，符合实际应用的要求，适于工业化生产。

Description

一种大孔径三吲哚烷基多孔化合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于吲哚化合物的合成技术领域，具体涉及一种大孔径三吲哚烷基多孔化合物及其制备方法与应用。
背景技术
由于工业生产和开发的需要，有机溶剂、硝基爆炸物等在生产和使用过程中不可避免的泄漏现象，以及这些物质在工业生产中的排放，产生了含阳离子的废液和水污染问题，严重威胁着地球上生物的安全。多孔有机聚合物因其具有高的比表面积和永久的孔结构，以及其在合成多样性和孔表面改性等方面的优势，已作为一类新型的吸附材料，被尝试用于阳离子、有机溶剂和硝基爆炸物的吸附。
多孔有机聚合物吸附剂中比较典型的代表是吲哚类化合物，吲哚是一种典型的富π电子芳香体系，可与缺电子基团的硝基爆炸物形成D-A作用，也可与金属离子等阳离子形成阳离子-π作用，基于其多孔性还可吸附有机溶剂。然而，目前的吲哚基多孔材料的微孔孔径均较小，导致粒径较大的硝基爆炸物、阳离子等材料不能进入到多孔材料内部，使得吲哚基多孔材料的活性作用位点不能充分得到利用，致使其吸附效率不高。
因此，亟待开发和寻找一种孔径较大的多孔吲哚类化合物，以及找到一种能够提升吲哚类化合物孔径尺寸的制备方法，以提升其对有机溶剂、阳离子和硝基爆炸物的吸附性能。
发明内容
本发明就是为了解决上述技术问题，从而提供一种大孔径三吲哚烷基多孔化合物及其制备方法与应用。本发明的技术目的之一是提供一种孔径尺寸较大的吲哚类化合物，能够对有机溶剂、阳离子和硝基爆炸物等具有高效吸附能力的吸附剂；本发明的技术目的之二是提供一种能够对有机溶剂、阳离子和硝基爆炸物等具有高效吸附能力的吲哚类吸附剂的制备方法；本发明的技术目的之三是提供该类吲哚化合物在高效吸附剂方面的应用。
为了实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
首先，本发明提供了一种大孔径三吲哚烷基多孔化合物，该大孔径三吲哚烷基多孔化合物的结构通式如下式<Ⅰ>或式<Ⅱ>所示：
Figure BDA0003710277310000021
Figure BDA0003710277310000031
式<Ⅰ>和式<Ⅱ>中，R1为-H、-CH3或
Figure BDA0003710277310000032
R2为-H、-CH3或
Figure BDA0003710277310000033
R3为
Figure BDA0003710277310000034
但并不仅限于上述列举的取代基，其它衍生物取代基也可行。
进一步的是，本发明提供的大孔径三吲哚烷基多孔化合物具有如下式<Ⅲ>至式<Ⅷ>任一项所示的结构：
Figure BDA0003710277310000035
Figure BDA0003710277310000041
Figure BDA0003710277310000051
本发明提供的上述三吲哚烷基化合物，是一种多孔高效吸附剂，其所得孔径较大，可高效吸附硝基爆炸物、阳离子、有机溶剂等，具有吸附容量大、平衡时间短、循环使用性能好的特点。而目前的吲哚基多孔材料的微孔孔径往往较小，导致粒径较大的硝基爆炸物、阳离子材料等不能进入多孔材料内部，使活性作用位点不能充分利用，致使吸附效率不高。
其次，本发明提供了一种如上所述的大孔径三吲哚烷基多孔化合物的制备方法，其包括以下步骤：
S1：三吲哚烷基单体的合成
惰性气体保护下，将含不同官能团的吲哚和含不同官能团的吲哚-3-甲醛溶解至有机溶剂中，搅拌至溶液澄清，添加对甲基苯磺酸，连续反应一定时间至反应完全后，将反应液倒入蒸馏水中，过滤并用蒸馏水反复洗涤粗产品，真空干燥得到三吲哚烷基单体；
S2：三吲哚烷基化合物的合成，采用以下任一种方法：
方法一：付克烷基化反应制备三吲哚烷基化合物
惰性气体保护下，将三吲哚烷基单体溶解于有机溶剂中，向溶液中加入三氯化铁和二甲氧基甲烷，升温后进行反应，反应完全后过滤得粗产品，用蒸馏水洗涤粗产品，经干燥后得到所述三吲哚烷基化合物。
方法二：亲核取代反应制备三吲哚烷基化合物
惰性气体保护下，将三吲哚烷基单体和二氟单体溶解于有机溶剂中，向溶液中添加碱催化剂，升温后进行反应，反应完全后过滤得粗产品，用蒸馏水洗涤粗产品，经干燥得到所述三吲哚烷基化合物。
本发明提供的上述三吲哚烷基化合物的制备方法，包括以下两个步骤：(1)合成三吲哚烷基单体；(2)以合成的三吲哚烷基单体通过付克烷基化反应制备三吲哚烷基高效吸附剂；或以合成的三吲哚烷基单体通过亲核取代反应制备三吲哚烷基高效吸附剂。本发明提供的制备方法操作简单、成本较低、成品率高，符合实际应用要求，适于工业化推广。
进一步的是，步骤S1中所述三吲哚烷基单体的结构式如下式<Ⅸ>所示：
Figure BDA0003710277310000071
其中，R1为-H、-CH3或
Figure BDA0003710277310000072
R2为-H、-CH3或
Figure BDA0003710277310000073
但并不限于上述几种取代基。
进一步的是，步骤S1中所述有机溶剂为乙醇；优选的，所述反应时间为0.5-8小时。
进一步的是，步骤S2中所述二氟单体的结构式如下式<Ⅹ>所示：
Figure BDA0003710277310000074
其中，R3为
Figure BDA0003710277310000075
进一步的是，步骤S2中方法一所述有机溶剂为1,2-二氯乙烷，方法二所述有机溶剂为环丁砜。
进一步的是，步骤S2中方法一升温后的反应温度为60-100℃，反应时间为4-8小时；优选的，步骤S2中方法二升温后的反应温度为160-220℃，反应时间为6-10小时。
进一步的是，步骤S2中方法一和方法二所述干燥方式包括冷冻干燥或超临界干燥。
第三，本发明还提供了一种上述三吲哚烷基化合物的应用，其是将该三吲哚烷基化合物作为吸附剂，用于吸附硝基爆炸物、阳离子或有机溶剂。由于本发明提供的三吲哚烷基化合物具备孔径较大的特点，因而可高效吸附硝基爆炸物、阳离子、有机溶剂等，其吸附容量大、平衡时间短、循环使用性能好。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供了一种三吲哚烷基化合物及其制备方法和作为高效吸附剂的应用。其中的三吲哚烷基化合物具备孔径大的特点，能够对有机溶剂、阳离子和硝基爆炸物等具有良好的吸附能力，具有吸附容量大、吸附时间短、循环使用性能好等优点。
(2)本发明提供的三吲哚烷基化合物的制备方法具有操作简单、成本较低、成品率高的优点，符合实际应用要求，适于工业化推广。
附图说明
图1为三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅰ的扫描电镜图，右上角为实物图；
图2为三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅰ的氮气吸脱附实验结果(左)和孔径拟合图(右)；
图3为三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅱ的扫描电镜图；
图4为三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅱ的氮气吸脱附实验结果(左)和孔径拟合图(右)；
图5为现有吲哚基聚合物的制备过程；
图6中A为现有吲哚基聚合物的扫描电镜图，B为实物图；
图7为现有吲哚基聚合物的氮气吸脱附实验结果(左)和孔径拟合图(右)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
一种三吲哚烷基化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)在N2保护下，将吲哚(1.171g，10mmol)和吲哚-3-甲醛(0.726g，5mmol)添加到无水乙醇(100mL)中，搅拌至溶液澄清，然后添加对甲基苯磺酸(0.45g，2.6mmol)，连续反应5小时后，将反应体系倒入蒸馏水中，过滤并用大量蒸馏水多次洗涤产品，60℃真空干燥24小时，得到三吲哚烷基单体-Ⅰ(产率为90％以上)；该步骤中涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000091
(2)在N2保护下，将三吲哚烷基单体-Ⅰ(0.361g，1mmol)溶解于50mL的1,2-二氯乙烷中，向反应体系中添加FeCl3(1.407g，8.7mmol)和二甲氧基甲烷(0.3044g，4mmol)，加热至80℃持续反应5小时，反应结束后过滤并用甲醇和稀盐酸反复洗涤过滤产物，最后用水进行溶剂交换，将产品超临界干燥72小时以获得三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅰ(产率为95％以上)；该步骤中涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000101
对上述方法获得的三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅰ用于有机溶剂、阳离子和TNT的吸附实验，吸附实验方法如下：
溶剂吸附实验：称取重量为m0的聚合物，将聚合物投入溶剂中，待吸附平衡后过滤，称取吸附溶剂过后的聚合物重量ma。利用公式计算聚合物对溶剂的吸附量。吸附量计算公式如下：
Figure BDA0003710277310000102
式中：Q为吸附量(g/g)；m0和ma分别为吸附前后多孔聚合物的质量(g)。
TNT吸附实验：首先通过亚硫酸钠分光光度法测试其在紫外-可见分光光度计下吸光度与TNT浓度的关系，绘制TNT溶液浓度的标准曲线。室温时，TNT与亚硫酸钠(Na2SO3)反应生成三硝基甲苯酸钠。该络合物呈黄色，在波长415nm处有特征吸收峰。一定的浓度范围内，TNT的浓度与吸光度值遵循郎伯-比尔定律。具体分析步骤如下，在玻璃瓶中加入0.5mL不同浓度TNT溶液(0、1.25、2.50、3.75、5.00、6.25、7.50mg/L)、硫酸溶液(3.00mL，5.4mol/L)、Na2SO3溶液(5.00mL，200g/L)。用去离子水将混合物溶液稀释至20mL，混合均匀。15分钟后，用水做背景，测定溶液的吸光度A。以A对TNT含量mg/L)作图，得到两者线性关系图，拟合得到相关方程。(TNT的浓度均通过测量吸光度后以此式计算)
配置浓度为C0的TNT溶液，称取质量为W的聚合物，将聚合物置于TNT溶液中持续搅拌直至吸附平衡，测得吸附平衡后TNT的浓度为Ce。利用相关公式计算聚合物对TNT的吸附量qe，吸附量计算公式如下：
Figure BDA0003710277310000111
其中，qe(mg/g)为聚合物对TNT的吸附量，C0(mg/L)和Ce(mg/L)分别是TNT吸附前及吸附平衡时的浓度；V(mL)是TNT溶液的体积；w(g)是吸附剂的质量。
金属离子吸附试验：配置一系列浓度的金属离子溶液，通过原子分光光度计测得测定金属离子溶液浓度与吸光度的关系，绘制标准曲线，拟合得到相关公式。(金属离子的浓度均通过测量吸光度后以此式计算)
配置浓度为C1的金属离子溶液，称取质量为W的聚合物，将聚合物置于金属离子溶液中持续搅拌直至吸附平衡，测得吸附平衡后金属离子的浓度为C2。利用相关公式计算聚合物对TNT的吸附量q，吸附量计算公式如下：
Figure BDA0003710277310000112
其中，q(mg/g)为聚合物对金属离子的吸附量，C1(mg/L)和C2(mg/L)分别是金属离子吸附前及吸附平衡时的浓度；V0(mL)是金属离子溶液的体积；W0(g)是吸附剂的质量。
静态吸附实验结果表明：三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅰ对氯仿的吸附量为27.87g/g，对苯酚的吸附量为24.31g/g，对二氯甲烷的吸附量为22.32g/g，对苯胺的吸附量为20.78g/g，对溴苯的吸附量为16.54g/g，对四氢呋喃的吸附量为14.58g/g，对苯的吸附量为9.77g/g，对200mg/L的TNT溶液的吸附量为399.43mg/L，对50mg/L的Cu2+溶液的吸附量为45.42mg/g，对50mg/L的Pb2+溶液的吸附量为47.31mg/g，对50mg/L的Co2+溶液的吸附量为46.80mg/g，对50mg/L的Ni2+溶液的吸附量为43.80mg/g，对50mg/L的Zn2+溶液的吸附量为45.65mg/g。同时，高效吸附剂-Ⅰ表现出良好的可循环使用性能，循环5次后，吸附量无明显变化。
三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅰ的扫描电镜图如图1所示，氮气吸脱附实验结果和孔径拟合图如图2所示。
实施例2
一种三吲哚烷基化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照实施例1的方法合成三吲哚烷基单体-Ⅰ；
(2)在N2保护下，将三吲哚烷基单体-Ⅰ(0.722g，2mmol)和4,4'-二氟二苯砜(0.763g，3mmol)溶解于10mL环丁砜中，向系统中添加氯苯(1.5mL)和碳酸钾(0.6219g，4.5mmol)，加热至180℃持续反应8小时。过滤并用蒸馏水反复洗涤，将产品冷冻干燥48小时以获得三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅱ(产率为95％以上)；该步骤中涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000131
对上述方法获得的三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅱ用于有机溶剂、阳离子和TNT的吸附实验，吸附实验方法参照实施例1。吸附实验结果表明：三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅱ对氯仿的吸附量为24.87g/g，对苯酚的吸附量为21.39g/g，对二氯甲烷的吸附量为23.32g/g，对苯胺的吸附量为21.28g/g，对溴苯的吸附量为15.54g/g，对四氢呋喃的吸附量为11.58g/g，对苯的吸附量为7.73g/g，对200mg/L的TNT溶液的吸附量为281.26mg/L，对50mg/L的Cu2+溶液的吸附量为44.61mg/g，对50mg/L的Pb2+溶液的吸附量为46.92mg/g，对50mg/L的Co2+溶液的吸附量为47.34mg/g，对50mg/L的Ni2+溶液的吸附量为44.56mg/g，对50mg/L的Zn2+溶液的吸附量为46.32mg/g。同时，三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅱ表现出良好的可循环使用性能，循环5次后，吸附量无明显变化。
三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅱ的扫描电镜图如图3所示，氮气吸脱附实验结果和孔径拟合图如图4所示。
实施例3
一种三吲哚烷基化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)在N2保护下，将5-硝基吲哚(1.621g，10mmol)和吲哚-3-甲醛(0.726g，5mmol)添加到无水乙醇(100mL)中，搅拌至溶液澄清，添加对甲基苯磺酸(0.45g，2.6mmol)，连续反应4小时后，将反应系统倒入蒸馏水中，过滤并用大量蒸馏水多次洗涤产品，60℃真空干燥24小时，得到三吲哚烷基单体-Ⅱ(产率为90％以上)；该步骤中涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000141
(2)在N2保护下，将三吲哚烷基单体-Ⅱ(0.361g，1mmol)溶解于50mL的1,2-二氯乙烷中，向系统中添加FeCl3(1.407g，8.7mmol)和二甲氧基甲烷(0.3044g，4mmol)，加热至90℃持续反应4小时。过滤并用甲醇和稀盐酸反复洗涤，最后用水进行溶剂交换，将产品超临界干燥48小时以获得三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅲ(产率为95％以上)；该步骤中涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000151
对上述方法获得的三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅲ用于有机溶剂、阳离子和TNT的吸附实验，吸附实验方法同实施例1。吸附实验结果表明：三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅲ对氯仿的吸附量为26.52g/g，对苯酚的吸附量为22.42g/g，对二氯甲烷的吸附量为20.15g/g，对苯胺的吸附量为17.98g/g，对溴苯的吸附量为13.03g/g，对四氢呋喃的吸附量为11.87g/g，对苯的吸附量为8.66g/g，对200mg/L的TNT溶液的吸附量为308.29mg/L，对50mg/L的Cu2+溶液的吸附量为43.23mg/g，对50mg/L的Pb2+溶液的吸附量为46.29mg/g，对50mg/L的Co2+溶液的吸附量为45.64mg/g，对50mg/L的Ni2+溶液的吸附量为42.35mg/g，对50mg/L的Zn2+溶液的吸附量为43.59mg/g。同时，三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅲ表现出良好的可循环使用性能，循环5次后，吸附量无明显变化。
实施例4
一种三吲哚烷基化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照实施例3的方法制备三吲哚烷基单体-Ⅱ；
(2)在N2保护下，将三吲哚烷基单体-Ⅱ(0.722g，2mmol)和4,4'-二氟二苯甲酮(0.655g，3mmol)溶解于10mL环丁砜中，向系统中添加氯苯(1.5mL)和碳酸钾(0.6219g，4.5mmol)，加热至190℃持续反应6小时。过滤并用蒸馏水反复洗涤，将产品冷冻干燥48小时以获得高效吸附剂-Ⅳ(产率为95％以上)。该步骤中涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000161
对上述方法获得的三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅳ用于有机溶剂、阳离子和TNT的吸附实验，吸附实验方法参照实施例1。吸附实验结果表明：三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅳ对氯仿的吸附量为23.36g/g，对苯酚的吸附量为20.89g/g，对二氯甲烷的吸附量为23.01g/g，对苯胺的吸附量为20.05g/g，对溴苯的吸附量为14.35g/g，对四氢呋喃的吸附量为9.98g/g，对苯的吸附量为6.97g/g，对200mg/L的TNT溶液的吸附量为267.86mg/L，对50mg/L的Cu2+溶液的吸附量为40.23mg/g，对50mg/L的Pb2+溶液的吸附量为39.98mg/g，对50mg/L的Co2+溶液的吸附量为41.46mg/g，对50mg/L的Ni2+溶液的吸附量为42.28mg/g，对50mg/L的Zn2+溶液的吸附量为43.29mg/g。同时，三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅳ表现出良好的可循环使用性能，循环5次后，吸附量无明显变化。
实施例5
一种三吲哚烷基化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)在N2保护下，将5-硝基吲哚(1.621g，10mmol)和6-硝基吲哚-3-甲醛(0.951g，5mmol)添加到无水乙醇(100mL)中，搅拌至溶液澄清，添加对甲基苯磺酸(0.45g，2.6mmol)。连续反应6小时后，将反应系统倒入蒸馏水中，过滤并用大量蒸馏水多次洗涤产品，60℃真空干燥24小时，得到三吲哚烷基单体-Ⅲ(产率为90％以上)；该步骤中涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000171
(2)在N2保护下，将三吲哚烷基单体-Ⅲ(0.406g，1mmol)溶解于50mL的1,2-二氯乙烷中，向系统中添加FeCl3(1.407g，8.7mmol)和二甲氧基甲烷(0.3044g，4mmol)，加热至100℃持续反应4小时。过滤并用甲醇和稀盐酸反复洗涤，最后用水进行溶剂交换，将产品超临界干燥60小时以获得三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅴ(产率为95％以上)；该步骤中涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000181
对上述方法获得的三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅴ用于有机溶剂、阳离子和TNT的吸附实验，吸附实验方法参照实施例1。吸附实验结果表明：三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅴ对氯仿的吸附量为27.67g/g，对苯酚的吸附量为23.58g/g，对二氯甲烷的吸附量为21.75g/g，对苯胺的吸附量为19.69g/g，对溴苯的吸附量为14.91g/g，对四氢呋喃的吸附量为13.26g/g，对苯的吸附量为10.21g/g，对200mg/L的TNT溶液的吸附量为327.54mg/L，对50mg/L的Cu2+溶液的吸附量为47.65mg/g，对50mg/L的Pb2+溶液的吸附量为47.03mg/g，对50mg/L的Co2+溶液的吸附量为46.13mg/g，对50mg/L的Ni2+溶液的吸附量为44.35mg/g，对50mg/L的Zn2+溶液的吸附量为44.57mg/g。同时，三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅴ表现出良好的可循环使用性能，循环5次后，吸附量无明显变化。
实施例6
一种三吲哚烷基化合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照实施例5的方法合成三吲哚烷基单体-Ⅲ；
(2)在N2保护下，将三吲哚烷基单体-Ⅲ(0.812g，2mmol)和4,4'-二氟二苯甲酮(0.655g，3mmol)溶解于10mL环丁砜中，向系统中添加氯苯(1.5mL)和碳酸钾(0.6219g，4.5mmol)，加热至190℃持续反应6小时。过滤并用蒸馏水反复洗涤，将产品冷冻干燥48小时以获得三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅵ(产率为95％以上)；该步骤涉及的反应式如下：
Figure BDA0003710277310000191
对上述方法获得的三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅵ用于有机溶剂、阳离子和TNT的吸附实验，吸附实验方法参照实施例1。吸附实验结果表明：三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅵ对氯仿的吸附量为24.62g/g，对苯酚的吸附量为21.37g/g，对二氯甲烷的吸附量为24.58g/g，对苯胺的吸附量为21.32g/g，对溴苯的吸附量为15.76g/g，对四氢呋喃的吸附量为10.88g/g，对苯的吸附量为7.68g/g，对200mg/L的TNT溶液的吸附量为276.56mg/L，对50mg/L的Cu2+溶液的吸附量为41.67mg/g，对50mg/L的Pb2+溶液的吸附量为40.89mg/g，对50mg/L的Co2+溶液的吸附量为43.01mg/g，对50mg/L的Ni2+溶液的吸附量为43.84mg/g，对50mg/L的Zn2+溶液的吸附量为44.65mg/g。同时，三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅵ表现出良好的可循环使用性能，循环5次后，吸附量无明显变化。
对比例1
以目前吸附效率最好的吲哚基聚合物为例，该吲哚基聚合物为PAIN，其制备方法如图5。以其为吸附剂用于有机溶剂、阳离子和TNT的吸附实验，吸附实验方法参照实施例1。吲哚基聚合物PAIN的扫描电镜图如图6，氮气吸脱附实验结果和孔径拟合图如图7。扫描电镜与氮气吸脱附实验结果均显示三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅰ和三吲哚烷基高效吸附剂-Ⅱ的孔径均高于现有的吲哚基聚合物PAIN的孔径(1.8nm)。
吸附实验结果表明：由于该吲哚化合物PAIN的孔径较小，对TNT的吸附量小于176mg/g，对金属离子的吸附量均小于35mg/L，对氯仿的吸附量为18.11g/g，对苯酚的吸附量为15.13g/g，对二氯甲烷的吸附量为16.11g/g，对苯胺的吸附量为14.31g/g，对溴苯的吸附量为10.64g/g，对四氢呋喃的吸附量为5.16g/g，对苯的吸附量为3.31g/g。

Claims (10)

1.一种大孔径三吲哚烷基多孔化合物，其特征在于，所述大孔径三吲哚烷基多孔化合物的结构通式如下式<Ⅰ>或式<Ⅱ>所示：
Figure FDA0003710277300000011
其中，式<Ⅰ>和式<Ⅱ>中R1选自-H、-CH3或
Figure FDA0003710277300000012
R2选自-H、-CH3或
Figure FDA0003710277300000013
R3选自
Figure FDA0003710277300000014
2.根据权利要求1所述的大孔径三吲哚烷基多孔化合物，其特征在于，所述大孔径三吲哚烷基多孔化合物具有如下式<Ⅲ>至式<Ⅷ>任一项所示的结构：
Figure FDA0003710277300000021
Figure FDA0003710277300000031
3.一种如权利要求1或2所述大孔径三吲哚烷基多孔化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：三吲哚烷基单体的合成
惰性气体保护下，将含不同官能团的吲哚和含不同官能团的吲哚-3-甲醛溶解至有机溶剂中，搅拌至溶液澄清，添加对甲基苯磺酸，连续反应一定时间至反应完全后，将反应液倒入蒸馏水中，过滤并用蒸馏水反复洗涤粗产品，真空干燥得到三吲哚烷基单体；
S2：大孔径三吲哚烷基化合物的合成，此步骤采用以下任一种方法：
方法一：付克烷基化反应制备三吲哚烷基化合物
惰性气体保护下，将三吲哚烷基单体溶解于有机溶剂中，向溶液中加入三氯化铁和二甲氧基甲烷，升温后进行反应，反应完全后过滤得粗产品，用蒸馏水洗涤粗产品，经干燥后得到所述大孔径三吲哚烷基多孔化合物；
方法二：亲核取代反应制备三吲哚烷基化合物
惰性气体保护下，将三吲哚烷基单体和二氟单体溶解于有机溶剂中，向溶液中添加碱催化剂，升温后进行反应，反应完全后过滤得粗产品，用蒸馏水洗涤粗产品，经干燥得到所述大孔径三吲哚烷基多孔化合物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述三吲哚烷基单体的结构式如下式<Ⅸ>所示：
Figure FDA0003710277300000041
其中，R1为-H、-CH3或
Figure FDA0003710277300000051
R2为-H、-CH3或
Figure FDA0003710277300000052
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述有机溶剂为可溶解原料的溶剂；优选的，所述反应时间为0.5-8小时，且提纯处理只需蒸馏水反复洗涤。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述二氟单体的结构式如下式<Ⅹ>所示：
Figure FDA0003710277300000053
其中，R3为
Figure FDA0003710277300000054
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中方法一所述有机溶剂为可溶解原料的溶剂，方法二所述有机溶剂为可溶解原料的高沸点溶剂。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中方法一升温后的反应温度为60-100℃，反应时间为4-8小时；优选的，步骤S2中方法二升温后的反应温度为160-220℃，反应时间为6-10小时。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中方法一和方法二所述干燥方式包括冷冻干燥或超临界干燥。
10.一种如权利要求1或2所述的大孔径三吲哚烷基多孔化合物或如权利要求3-11任一项所述方法制备得到的大孔径三吲哚烷基多孔化合物的应用，其特征在于，所述应用是将该大孔径三吲哚烷基多孔化合物作为吸附剂，用于吸附硝基爆炸物、阳离子或有机溶剂。
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