一种掺杂Mn的卟啉金属有机骨架材料的制备方法及其碘吸附应用

本发明涉及一种新型掺杂mn的金属有机骨架复合材料的制备方法及其碘吸附应用用途，用于处理核废料中碘蒸汽高效脱除，属于环境净化的。

背景技术：

1、核废料的安全处置和防止其可能释放到环境中，是核工业可持续发展的重要问题。其中，放射性碘作为一种危险的核废料，它通常是在核电站中产生的，可能会释放到大气中。特别是129i同位素，其半衰期为1570万年，可能对生物圈构成极端的长期风险。目前的碘吸附技术主要依赖于几种多孔的传统吸收材料，如活性炭和含银沸石。然而，它们通常存在回收效率低或制造成本高的问题。目前研究人员开发的几种多孔材料，如共轭微孔聚合物、多孔芳香框架和超交联聚合物，已被用于碘的吸附。这些无定形聚合物通常具有较大的比表面积，但孔隙结构不规则，吸附位点分布随机，不利于碘的快速吸附。

2、金属有机骨架(mofs)因其孔径大、孔隙结构均匀、合成后修饰多样、吸附动力学快而成为碘吸附的理想材料。最近，研究人员使用zif-8和cu-btc用于有效地吸附碘，展示了mof吸附剂捕获碘的无与伦比的潜力。然而，mof材料通常存在结构稳定性不高的问题。众所周知，在将客体分子引入其多孔通道后，很难保持骨架的结构稳定性，不利于碘吸附。卟啉类金属有机骨架材料不仅具有稳定可调的多孔结构，而且便于官能团结构和性能设计。不仅具有足够大的孔道结构，而且掺杂mn的卟啉结构对碘具有强相互作用力，可大大增加对碘的吸附性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种掺杂mn的金属有机骨架复合材料的制备方法及其碘吸附应用，本发明制备mn@pcn-222材料，所制备出的mn@pcn-222吸附剂不仅具有稳定性高、制备工艺简单、价格低廉、高效快捷等优点，而且这种mn@pcn-222材料在碘蒸汽中表现出的非常高的吸附性能。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种掺杂mn的卟啉金属有机骨架材料mn@pcn-222，按如下方法制备得到：

4、将mn-四羧基卟啉加到有机溶剂中，超声溶解后将无水四氯化锆加入溶液体系中，并超声至均相，再向溶液体系中加苯甲酸后，将反应体系加热一段时间，冷却后离心，用dmf和丙酮洗数次，在100℃下真空干燥，获得深绿色的mn@pcn-222；

5、所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二乙基甲酰胺；

6、所述mn-四羧基卟啉：无水四氯化锆的质量比为1:1-4.5；

7、所述无水四氯化锆溶解在n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二乙基甲酰胺中的浓度为5-20 g/l；

8、所述苯甲酸与n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二乙基甲酰胺的浓度比为1:50-500 g/l；

9、所述温度为100℃-180℃；

10、所述反应时间为1-5天。

11、与现有技术相比，本发明的实质性优点：

12、（1）反应配体易获取，制备路线短，适合大规模生产；

13、（2）制备方法简单，制备条件相对温和；

14、（3）mn@pcn-222具有强热稳定性，适合进行碘吸附实验；

15、（4）mn@pcn-222对碘蒸汽有高碘吸附性能，具有较强的实用性。

技术特征：

1.一种掺杂mn的卟啉基金属有机骨架材料mn@pcn-222，其特征在于：所述的掺杂mn卟啉基mof材料按照如下方法制备得到：

2.如权利要求1所述的掺杂mn的卟啉基金属有机骨架材料，其特征在于：所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二乙基甲酰胺。

3.如权利要求1所述的掺杂mn的卟啉基金属有机骨架材料，其特征在于：所述mn-四羧基卟啉：无水四氯化锆的质量比为1:1-4.5。

4.如权利要求1所述的掺杂mn的卟啉基金属有机骨架材料，其特征在于：所述无水四氯化锆溶解在n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二乙基甲酰胺中的浓度为5-20 g/l。

5.如权利要求1所述的掺杂mn的卟啉基金属有机骨架材料，其特征在于：所述苯甲酸与n,n-二甲基甲酰胺或n,n-二乙基甲酰胺的浓度比为1:50-500 g/l。

6.如权利要求1所述的掺杂mn的卟啉基金属有机骨架材料，其特征在于：所述温度为100℃-180℃。

7.如权利要求1所述的掺杂mn的卟啉基金属有机骨架材料，其特征在于：所述反应时间为1-5天。

8.如权利要求1所述的掺杂mn的卟啉基金属有机骨架材料在碘蒸汽吸附用途，其特征在于：所述mn@pcn-222在碘蒸汽中的最大吸附量为2.35 g/g。

技术总结本发明提供了一种掺杂Mn的卟啉基金属有机骨架材料Mn@PCN‑222的制备方法及其碘吸附性能研究。本发明制备具有掺杂Mn的卟啉基MOF材料吸附剂，Mn@PCN‑222吸附剂可用于高效碘吸附。本发明制备出的Mn@PCN‑222不仅具有反应配体易获取，制备路线短，适合大规模生产和强热稳定性等优点，并且Mn@PCN‑222对碘蒸汽实现高效吸附，对能源开发和核工业所产生的废气处理具有重大实用价值。技术研发人员：唐渊哲,杨强斌,敬玉娟,曾广勇,王婧受保护的技术使用者：重庆文理学院技术研发日：技术公布日：2024/12/2