CN115725075A - 阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用 - Google Patents
阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115725075A CN115725075A CN202110980755.2A CN202110980755A CN115725075A CN 115725075 A CN115725075 A CN 115725075A CN 202110980755 A CN202110980755 A CN 202110980755A CN 115725075 A CN115725075 A CN 115725075A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous polymer
- imidazole
- ball milling
- cationic porous
- cationic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 76
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 title claims abstract description 65
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 15
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 144
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- MGNCLNQXLYJVJD-UHFFFAOYSA-N cyanuric chloride Chemical compound ClC1=NC(Cl)=NC(Cl)=N1 MGNCLNQXLYJVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical group C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000000944 Soxhlet extraction Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 20
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 17
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 17
- 229910003771 Gold(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 16
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 101150003085 Pdcl gene Proteins 0.000 description 10
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 8
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 8
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 8
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical group C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 3
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011067 equilibration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用，其中，该方法包括：(1)将三聚氰氯、咪唑和磨球混合进行干式球磨，以便得到粗产物；(2)将所述粗产物用水浸泡洗涤后干燥，以便得到阳离子多孔聚合物。该方法避免了使用有机溶剂，合成设备简单，从而增加了操作便利性，降低了成本，减少了对环境的危害；同时，采用该方法使得多孔聚合物能在很短时间内聚合形成，节约了聚合时间，提高了反应速率，且可以大量合成。
Description
技术领域
本发明属于多孔聚合物制备技术领域，具体涉及一种阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用。
背景技术
现有的制备阳离子多孔聚合物的方法，大多数为通过有机溶剂制备，溶剂包括乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲醇、二氯甲烷、氯仿的一种或多种组合。然而，以有机溶剂合成多孔聚合物存在以下缺点：(1)会造成有机溶剂的挥发，产生环境危害；(2)有机溶剂合成时需要加热，产生操作不便，成本增加的问题；(3)有机溶剂用完后需要后处理，会产生成本及环境问题。
因此，亟需研究出一种无溶剂合成多孔聚合物的方法。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用，该方法避免了使用有机溶剂，合成设备简单，从而增加了操作便利性，降低了成本，减少了对环境的危害；同时，采用该方法使得多孔聚合物能在很短时间内聚合形成，节约了聚合时间，提高了反应速率，且可以大量合成。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备阳离子多孔聚合物的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：
(1)将三聚氰氯、咪唑和磨球混合进行干式球磨，以便得到粗产物；
(2)将所述粗产物用水浸泡洗涤后干燥，以便得到阳离子多孔聚合物。
根据本发明实施例的制备阳离子多孔聚合物的方法，通过将三聚氰氯、咪唑和磨球混合进行干式球磨，其中，三聚氰氯作为一种中性且含有三嗪环的硬质单体，具有三个聚合的位点，可形成交联的聚合网络，含有活性较强的碳氮双键和氯键，作为路易斯酸能与较广范围的路易斯碱类物质发生反应；咪唑含有两个氮原子，具有两个反应位点，能与具有三个以上反应位点的单体形成交联网状的结构，氮原子具有未配合的孤对电子，是一种活性较强的路易斯碱，并且咪唑的分子结构为硬质的五元环结构，是形成大比表面积多孔材料的关键。通过球磨机快速的球磨，使三聚氰氯与咪唑产生较好的接触，增加了反应活性，三嗪环上的氯与咪唑环上两个氮原子基于亲核取代反应，生成含有咪唑鎓的阳离子聚合物，该反应为放热反应，且干式球磨过程也会产生一定热量，从而可以提高反应的效率。另外，咪唑的熔点较低，在一定的温度下熔化后，可以增加与三聚氰氯的接触面积，从而进一步提高了反应速率。然后将得到的粗产物用水浸泡洗涤后干燥，即可得到阳离子多孔聚合物。综上，采用本申请的方法来制备阳离子多孔聚合物，由于避免了使用有机溶剂，合成设备简单，从而增加了操作便利性，降低了成本，减少了对环境的危害；同时使得多孔聚合物能在很短时间内聚合形成，节约了聚合时间，提高了反应速率，且可以大量合成。
另外，根据本发明上述实施例的制备阳离子多孔聚合物的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述三聚氰氯与所述咪唑的摩尔比为1：(1～9)。由此，反应进行得较为充分，原料利用率高。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述干式球磨转速为100～500rpm。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述干式球磨按照每球磨5min暂停1min的方式进行。由此，可以防止放热过多。
在本发明的一些实施例中，所述干式球磨总时间为1～360min。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述磨球的直径为0.2～2cm。
在本发明的一些实施例中，在进行步骤(1)之前，预先将所述三聚氰氯和所述咪唑搅拌混合均匀。
在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述浸泡洗涤的时间为2～24h。由此，对杂质的去除效果较好。
在本发明的一些实施例中，步骤(2)进一步包括：所述干燥后进行索提，再进行冷冻真空干燥，得到阳离子多孔聚合物。由此，得到的阳离子多孔聚合物比表面积较大。
在本发明的一些实施例中，所述索提使用的提取液为四氢呋喃。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种阳离子多孔聚合物。根据本发明的实施例，所述阳离子多孔聚合物采用上述的方法制备得到。由此，该阳离子多孔聚合物具有较大的比表面积(10～500m2/g)，对水体中的复合型金属阴离子具有高吸附容量和高选择性且能够原位还原吸附的复合型金属阴离子。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种处理含有复合型金属阴离子水体的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将上述阳离子多孔聚合物与含有复合型金属阴离子水体混合反应。由此，该阳离子多孔聚合物的高吸附容量和高选择性使其能够特异性从水体中洗脱复合型金属阴离子，且去除率较高，同时该吸附剂还可以实现复合型金属阴离子中金属元素的原位还原，从而有利于水体的净化和贵金属的回收。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的制备阳离子多孔聚合物的方法流程示意图；
图2中的A是实施例1制备的阳离子多孔聚合物的氮气吸脱附图；图2中的B是实施例1制备的阳离子多孔聚合物的孔径分布图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的第一个方面，本发明提出了一种制备阳离子多孔聚合物的方法。根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括
S100：将三聚氰氯、咪唑和磨球混合进行干式球磨
该步骤中，通过将三聚氰氯、咪唑和磨球加入球磨装置中混合并进行干式球磨，即可得到粗产物。发明人发现，三聚氰氯作为一种中性且含有三嗪环的硬质单体，具有三个聚合的位点，可形成交联的聚合网络，含有活性较强的碳氮双键和氯键，作为路易斯酸能与较广范围的路易斯碱类物质发生反应；咪唑含有两个氮原子，具有两个反应位点，能与具有三个以上反应位点的单体形成交联网状的结构，氮原子具有未配合的孤对电子，是一种活性较强的路易斯碱，并且咪唑的分子结构为硬质的五元环结构，是形成大比表面积多孔材料的关键。通过球磨机快速的球磨，使三聚氰氯与咪唑产生较好的接触，增加了反应活性，三嗪环上的氯与咪唑环上两个氮原子基于亲核取代反应，生成含有咪唑鎓的阳离子聚合物，该反应为放热反应，且干式球磨过程也会产生一定热量，从而可以提高反应的效率。另外，咪唑的熔点较低，在一定的温度下熔化后，可以增加与三聚氰氯的接触面积，从而进一步提高了反应速率。需要说明的是，上述球磨装置的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，可以为行星式球磨机。优选地，在将三聚氰氯和咪唑加入球磨装置之前，预先将二者搅拌混合均匀。由此，可以进一步提高反应速率。
进一步地，上述三聚氰氯与咪唑的摩尔比为1：(1～9)。发明人发现，若三聚氰氯与咪唑的摩尔比过大，则大部分产物为离子型小分子及其他杂质等副产物，主产物分子聚合度下降，最终导致产率下降，纯度降低；而若三聚氰氯与咪唑的摩尔比过小，则生成物主要为中性小分子及其他副产物，主产物分子聚合物下降，产率降低。由此，采用本申请的摩尔比有利于减少副产物的生成，提高主产物产率。
进一步地，上述干式球磨转速为100～500rpm。发明人发现，若转速过高，会产生大量的热，而反应本身也会大量放热，导致最终的产物1)发生过多的碳化，2)游离的氯离子会变为共价键的氯离子，3)氯离子与咪唑上的活性H反应生成HCl释放；而若转速过低，则使反应不充分，产率降低。由此，采用本申请的干式球磨转速，一方面可以避免产生大量的热导致主产物结构被破坏；另一方面，有利于提高主产物产率。
进一步地，上述干式球磨按照每球磨5min暂停1min的方式进行。发明人发现，按照该方式进行干式球磨，可以有效防止放热过多。放热过多会导致大量的副产物的生成及主产物结构破坏。同时，上述干式球磨总时间为1～360min。发明人发现，若干式球磨总时间过长，1)发生过多的碳化，2)游离的氯离子会变为共价键的氯离子，3)氯离子与咪唑上的活性H反应生成HCl释放，4)产物分解；而若干式球磨总时间过短，则混合不充分，产率下降。由此，采用本申请的干式球磨总时间，一方面可以避免产生大量的热导致主产物结构被破坏或发生分解；另一方面，有利于提高主产物产率。
进一步地，上述磨球的直径为0.2～2cm。发明人发现，若磨球的直径过大，则球与反应物的接触面过低，导致球磨效率下降，产率下降；而若磨球的直径过小，则磨球容易被反应物黏住，不能在球磨罐内滚动，使得最终球磨效率下降，产率降低。由此，采用本申请的磨球直径有利于提高主产物产率。
S200：将粗产物用水浸泡洗涤后干燥
该步骤中，通过将粗产物用去离子水浸泡洗涤去除杂质后干燥，即可得到阳离子多孔聚合物。优选地，上述干燥方式为真空干燥10～14h，优选12h。进一步地，上述浸泡洗涤的时间为2～24h。发明人发现，若浸泡洗涤的时间过长，洗涤效率下降；而若浸泡洗涤的时间过短，杂质不能有效去除。要说明的是，浸泡洗涤的次数并不受特别限制，以在保证生产效率的前提下将粗产物中的杂质进行充分去除为宜，优选浸泡洗涤3～5次。
进一步地，该步骤还可以包括：上述干燥后进行索提，再进行冷冻真空干燥，得到阳离子多孔聚合物。发明人发现，通过干燥后进行索提和冷冻真空干燥，可以进一步提高阳离子多孔聚合物的比表面积。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对索提使用的提取液的具体类型进行选择，例如，可以为四氢呋喃。
发明人发现，通过将三聚氰氯、咪唑和磨球混合进行干式球磨，其中，三聚氰氯作为一种中性且含有三嗪环的硬质单体，具有三个聚合的位点，可形成交联的聚合网络，含有活性较强的碳氮双键和氯键，作为路易斯酸能与较广范围的路易斯碱类物质发生反应；咪唑含有两个氮原子，具有两个反应位点，能与具有三个以上反应位点的单体形成交联网状的结构，氮原子具有未配合的孤对电子，是一种活性较强的路易斯碱，并且咪唑的分子结构为硬质的五元环结构，是形成大比表面积多孔材料的关键。通过球磨机快速的球磨，使三聚氰氯与咪唑产生较好的接触，增加了反应活性，三嗪环上的氯与咪唑环上两个氮原子基于亲核取代反应，生成含有咪唑鎓的阳离子聚合物，该反应为放热反应，且干式球磨过程也会产生一定热量，从而可以提高反应的效率。另外，咪唑的熔点较低，在一定的温度下熔化后，形成液体，可以增加与三聚氰氯的接触面积，从而进一步提高了反应速率。然后将得到的粗产物用水浸泡洗涤后干燥，即可得到阳离子多孔聚合物。综上，采用本申请的方法来制备阳离子多孔聚合物，由于避免了使用有机溶剂，合成设备简单，从而增加了操作便利性，降低了成本，减少了对环境的危害；同时使得多孔聚合物能在很短时间内聚合形成，节约了聚合时间，提高了反应速率，且可以大量合成。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种阳离子多孔聚合物。根据本发明的实施例，该阳离子多孔聚合物采用上述的方法制备得到。由此，该阳离子多孔聚合物具有较大的比表面积(10～500m2/g)，对水体中的复合型金属阴离子具有高吸附容量和高选择性且能够原位还原吸附的复合型金属阴离子。需要说明的是，上述针对制备阳离子多孔聚合物的方法所描述的特征和优点同样适用于该阳离子多孔聚合物，此处不再赘述。
在本发明的第三个方面，本发明提出了一种处理含有复合型金属阴离子水体的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将上述阳离子多孔聚合物与含有复合型金属阴离子水体混合反应。由此，该阳离子多孔聚合物的高吸附容量和高选择性使其能够特异性从水体中洗脱复合型金属阴离子，且去除率较高，同时该吸附剂还可以实现复合型金属阴离子中金属元素的原位还原，从而有利于水体的净化和贵金属的回收。需要说明的是，上述针对阳离子多孔聚合物及其制备方法所描述的特征优点同样适用于该处理含有复合型金属阴离子水体的方法，此处不再赘述。
下面详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。另外，如果没有明确说明，在下面的实施例中所采用的所有试剂均为市场上可以购得的，或者可以按照本文或已知的方法合成的，对于没有列出的反应条件，也均为本领域技术人员容易获得的。
实施例1
阳离子多孔聚合物的制备：
步骤1：将20.0g三聚氰氯和13.3g咪唑(三聚氰氯与咪唑的摩尔比为1：1.8)混合搅拌30s，得到三聚氰氯与咪唑的混合物；
步骤2：将上述三聚氰氯与咪唑的混合物加入行星式球磨机中，并加入100g直径为0.6cm和200g直径为1.5cm的二氧化锆小球，按照每球磨5min暂停1min的方式干式球磨10min(球磨转速为450rpm，球磨总时间为12min)，得到黄色的聚合物材料；
步骤3：将黄色的聚合物材料在去离子水中浸泡(浸泡时间为6h)三次，再用DMF浸泡(浸泡时间6h)三次去掉杂质，真空干燥12h后，得到的阳离子多孔聚合物的产率为38.8％，BET比表面积为120m2/g(氮气吸脱附图见图2中的A；孔径分布图见图2中的B)。
对于贵金属的吸附：
称取10mg上述吸附剂加入10mL含有AuCl4 –离子(初始浓度为2000ppm)的水体(pH＝8)中，搅拌24小时后，用注射器过滤器(尼龙-66，0.45微米)过滤混合物。使用ICP-OES测定吸附后所得溶液的浓度为198ppm。吸附量基于以下等式计算：
其中，Qe(mg·g–1)是平衡后的吸附量，C0(mg·L–1)是初始浓度，Ce(mg·L–1)是平衡浓度，V(L)是溶液的体积，m(g)是吸附剂的质量。计算得出AuCl4 –离子的吸附量为1802mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
实施例2
阳离子多孔聚合物的制备：
将咪唑的加入量更换为3.8g(三聚氯氰与咪唑摩尔比为1：1.2)，其余同实施例1。阳离子多孔聚合物的产率为49.7％，BET比表面积为138m2/g。
对于贵金属的吸附：
称取10mg上述吸附剂加入10mL含有AuCl4 –离子(初始浓度为2000ppm)的水体(pH＝8)中，搅拌24小时后，用注射器过滤器(尼龙-66，0.45微米)过滤混合物。使用ICP-OES测定吸附后所得溶液的浓度为398ppm。计算得出AuCl4 –离子的吸附量为1602mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
实施例3
阳离子多孔聚合物的制备：
将球磨总时间更换为6h，其余同实施例1。阳离子多孔聚合物的产率为92.4％，BET比表面积为98m2/g。
对于贵金属的吸附：
称取10mg上述吸附剂加入10mL含有PdCl4 –离子(初始浓度为1800ppm)的水体(pH＝4)中，搅拌24小时后，用注射器过滤器(尼龙-66，0.45微米)过滤混合物。使用ICP-OES测定吸附后所得溶液的浓度为1184ppm。计算得出PdCl4 –离子的吸附量为616mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Pd单质聚集后沉淀析出。
实施例4
阳离子多孔聚合物的制备：
将球磨总时间更换为5h，干燥后用THF为溶剂，索氏提取后用冷冻真空干燥，其余同实施例2。阳离子多孔聚合物的产率为82.8％，BET比表面积为115m2/g。
对于贵金属的吸附：
称取10mg上述吸附剂加入10mL含有PtCl4 –离子(初始浓度为1500ppm)的水体(pH＝6)中，搅拌24小时后，用注射器过滤器(尼龙-66，0.45微米)过滤混合物。使用ICP-OES测定吸附后所得溶液的浓度为866ppm。计算得出PtCl4 –离子的吸附量为634mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Pt单质聚集后沉淀析出。
实施例5
阳离子多孔聚合物的制备：
将球磨总时间更换为3h，球磨转速更换为200rpm，其余同实施例2。阳离子多孔聚合物的产率为78％，BET比表面积为96m2/g。
对于贵金属的吸附：
称取10mg上述吸附剂加入10mL含有ReO4 –离子和PtCl4 –离子(ReO4 –的初始浓度为600ppm，PtCl4 –的初始浓度为600ppm)的水体(pH＝6)中，搅拌24小时后，用注射器过滤器(尼龙-66，0.45微米)过滤混合物。使用ICP-OES测定吸附后所得溶液中ReO4 –的浓度为480ppm，PtCl4 –的浓度为262ppm。计算得出ReO4 –离子的吸附量为120mg/g。PtCl4 –离子的吸附量为338mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Pt单质聚集后沉淀析出。
实施例6
阳离子多孔聚合物的制备：
将咪唑的加入量更换为22.15g(三聚氯氰与咪唑摩尔比为1：3)，球磨转速更换为500rpm，其余同实施例1。阳离子多孔聚合物的产率为65％，BET比表面积为88m2/g。
对于贵金属的吸附：
称取10mg上述吸附剂加入10mL含有ReO4 –离子、AuCl4 –离子和PdCl4 –离子(ReO4 –的初始浓度为200ppm，AuCl4 –的初始浓度为300ppm，PdCl4 –的初始浓度为300ppm)的水体(pH＝8)中，搅拌24小时后，用注射器过滤器(尼龙-66，0.45微米)过滤混合物。使用ICP-OES测定吸附后所得溶液中ReO4 –的浓度为148ppm，AuCl4 –的浓度为48ppm，PdCl4 –的浓度为125ppm。计算得出ReO4 –离子的吸附量为52mg/g。AuCl4 –离子的吸附量为252mg/g。PdCl4 –离子的吸附量为175mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到Au单质和Pd单质聚集后沉淀析出。
实施例7
阳离子多孔聚合物的制备：
将咪唑的加入量更换为17.72g(三聚氯氰与咪唑摩尔比为1：2.4)，球磨转速更换为300rpm，其余同实施例1。阳离子多孔聚合物的产率为52％，BET比表面积为68m2/g。
对于贵金属的吸附：
称取10mg上述吸附剂加入10mL含有ReO4 –离子、PtCl4 –离子、AuCl4 –离子和PdCl4 –离子(ReO4 –的初始浓度为200ppm，PtCl4 –的初始浓度为200ppm，AuCl4 –的初始浓度为300ppm，PdCl4 –的初始浓度为300ppm)的水体(pH＝10)中，搅拌24小时后，用注射器过滤器(尼龙-66，0.45微米)过滤混合物。使用ICP-OES测定吸附后所得溶液中ReO4 –的浓度为134ppm，PtCl4 –的浓度为129ppm，AuCl4 –的浓度为52ppm，PdCl4 –的浓度为87ppm。计算得出ReO4 –离子的吸附量为66mg/g。PtCl4 –离子的吸附量为71mg/g。AuCl4 –离子的吸附量为248mg/g。PdCl4 –离子的吸附量为113mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Pt单质、Au单质和Pd单质聚集后沉淀析出。
实施例8
阳离子多孔聚合物的制备：
将咪唑的加入量更换为39.87g(三聚氯氰与咪唑摩尔比为1：5.4)，球磨转速更换为600rpm，其余同实施例1。阳离子多孔聚合物的产率为56％，BET比表面积为102m2/g。
对于贵金属的吸附：
称取10mg上述吸附剂加入10mL含有AuCl4 –离子(初始浓度为500ppm)的水体(pH＝4)中，搅拌24小时后，用注射器过滤器(尼龙-66，0.45微米)过滤混合物。使用ICP-OES测定吸附后所得溶液的浓度为38ppm。计算得出AuCl4 –离子的吸附量为462mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
对比例1
将球磨转速更换为100rpm，其余同实施例2。阳离子多孔聚合物的产率为28％，BET比表面积为98m2/g。
AuCl4 –离子的吸附量为1448mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
对比例2
将球磨转速更换为50rpm，其余同实施例2。阳离子多孔聚合物的产率为20％，BET比表面积为49m2/g。
AuCl4 –离子的吸附量为1398mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
对比例3
将球磨总时间更换为8h，其余同实施例2。阳离子多孔聚合物的产率为78％，BET比表面积为41m2/g。
AuCl4 –离子的吸附量为862mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
对比例4
球磨过程不暂停(球磨总时间10min)，其余同实施例2。阳离子多孔聚合物的产率为38％，BET比表面积为62m2/g。
AuCl4 –离子的吸附量为1084mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
对比例5
将咪唑的加入量更换为79.74g(三聚氯氰与咪唑摩尔比为1：10.8)，其余同实施例1。阳离子多孔聚合物的产率为5％，BET比表面积为23m2/g。
AuCl4 –离子的吸附量为1148mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
对比例6
将咪唑的加入量更换为3.7g(三聚氯氰与咪唑摩尔比为1：0.5)，其余同实施例1。阳离子多孔聚合物的产率为16％，BET比表面积为48m2/g。
AuCl4 –离子的吸附量为988mg/g。将吸附后的混合物静置48h后，离心还原后得到的Au单质聚集后沉淀析出。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种制备阳离子多孔聚合物的方法，其特征在于，包括：
(1)将三聚氰氯、咪唑和磨球混合进行干式球磨，以便得到粗产物；
(2)将所述粗产物用水浸泡洗涤后干燥，以便得到阳离子多孔聚合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述三聚氰氯与所述咪唑的摩尔比为1：(1～9)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述干式球磨转速为100～500rpm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述干式球磨按照每球磨5min暂停1min的方式进行；
任选地，所述干式球磨总时间为1～360min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述磨球的直径为0.2～2cm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行步骤(1)之前，预先将所述三聚氰氯和所述咪唑搅拌混合均匀。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述浸泡洗涤的时间为2～24h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)进一步包括：所述干燥后进行索提，再进行冷冻真空干燥，得到阳离子多孔聚合物；
任选地，所述索提使用的提取液为四氢呋喃。
9.一种阳离子多孔聚合物，其特征在于，采用权利要求1～8中任一项所述的方法制备得到。
10.一种处理含有复合型金属阴离子水体的方法，其特征在于，包括：将权利要求9中所述阳离子多孔聚合物与含有复合型金属阴离子水体混合反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110980755.2A CN115725075A (zh) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110980755.2A CN115725075A (zh) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115725075A true CN115725075A (zh) | 2023-03-03 |
Family
ID=85290005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110980755.2A Pending CN115725075A (zh) | 2021-08-25 | 2021-08-25 | 阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115725075A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160097018A (ko) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 한국과학기술원 | 대기 중의 수분을 가역적으로 흡수하는 이온성 다공형 고분자 및 그 제조방법 |
| CN109734906A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-05-10 | 中南大学 | 一种三嗪基多孔聚合物及其制备方法及应用 |
| CN110790926A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-14 | 中南大学 | 一种含钯金属-聚卡宾多孔有机聚合物的制备方法及应用 |
| CN111647119A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-11 | 河海大学 | 一种利用机械球磨法制备共价有机框架材料的方法 |
| CN111644160A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-11 | 浙江大学 | 一种超疏水微孔聚合物吸附材料的绿色制备方法 |
| CN113045734A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-29 | 天津大学 | 一种阳离子化超交联聚合物有机多孔纳米球及其杂化阴离子交换膜 |
-
2021
- 2021-08-25 CN CN202110980755.2A patent/CN115725075A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160097018A (ko) * | 2015-02-06 | 2016-08-17 | 한국과학기술원 | 대기 중의 수분을 가역적으로 흡수하는 이온성 다공형 고분자 및 그 제조방법 |
| CN109734906A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-05-10 | 中南大学 | 一种三嗪基多孔聚合物及其制备方法及应用 |
| CN110790926A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-02-14 | 中南大学 | 一种含钯金属-聚卡宾多孔有机聚合物的制备方法及应用 |
| CN111644160A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-11 | 浙江大学 | 一种超疏水微孔聚合物吸附材料的绿色制备方法 |
| CN111647119A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-11 | 河海大学 | 一种利用机械球磨法制备共价有机框架材料的方法 |
| CN113045734A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-29 | 天津大学 | 一种阳离子化超交联聚合物有机多孔纳米球及其杂化阴离子交换膜 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| J BYUN ET AL;: "Reversible water capture by a charged metal-free porous polymer", 《POLYMER》, vol. 126, pages 308 - 313, XP085200700, DOI: 10.1016/j.polymer.2017.05.071 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Constructing amidoxime-modified porous adsorbents with open architecture for cost-effective and efficient uranium extraction | |
| Wang et al. | The preparation of new covalent organic framework embedded with silver nanoparticles and its applications in degradation of organic pollutants from waste water | |
| Yu et al. | Carbazole-decorated covalent triazine frameworks: Novel nonmetal catalysts for carbon dioxide fixation and oxygen reduction reaction | |
| CN105312087B (zh) | 纳米复合催化剂及其制备方法与应用 | |
| WO2012036034A1 (ja) | アミドキシム修飾されたポリアクリロニトリル多孔質体 | |
| CN108993485B (zh) | 一种原位负载金属介孔碳微球催化剂的制备方法与应用 | |
| CN113214480B (zh) | 一种阳离子型框架材料的合成方法及吸附应用 | |
| CN108311108B (zh) | 一种碳基杯芳烃冠醚杂化材料及其制备方法和应用 | |
| CN112892501A (zh) | 一种双咪唑聚离子液体与金属有机骨架复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN112844439B (zh) | Tadbiw氢解脱苄用的氮掺杂二氧化钛负载钯催化剂及制备应用 | |
| Wu et al. | Tetrazole-functionalized benzoquinoline-linked covalent organic frameworks with efficient performance for electrocatalytic H 2 O 2 production and Li–S batteries | |
| Cao et al. | A novel polystyrene-poly (hydroxamic acid) interpenetrating polymer network and its adsorption towards rare earth ions | |
| CN115725075A (zh) | 阳离子多孔聚合物及其制备方法与应用 | |
| JP4893918B2 (ja) | 含窒素炭素系電極触媒 | |
| CN113149123B (zh) | 利用改性聚合物吸附剂选择性吸附回收废水中贵金属离子的处理方法 | |
| JP2014167845A (ja) | 硫化物固体電解質材料の製造方法 | |
| CN110205490B (zh) | 一种分离铀和铁的方法 | |
| CN110156988B (zh) | 一种菲并咪唑基三嗪聚合物及其制备方法和用途 | |
| CN113457643B (zh) | 卟啉-紫罗碱阳离子型多孔聚合物及其制备方法与应用 | |
| CN115775657A (zh) | 离子导体的制备方法和制备装置 | |
| Kaikake et al. | Theophylline-bearing microspheres with dual features as a coordinative adsorbent and catalytic support for palladium ions | |
| CN113248706B (zh) | 一种具有特定功能和孔隙结构的多孔有机聚合物及制备方法 | |
| Takei et al. | Preparation of polyaniline/mesoporous silica hybrid and its electrochemical properties | |
| CN115991870A (zh) | 吸附剂及其制备方法与应用 | |
| Li et al. | Recovery of Indium (III) from a hydrochloric acid medium with two types of solvent impregnated resins containing sec-octylphenoxy acetic acid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |