一种含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料及其制备方法和应用

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种含哒嗪酮基团的氟化物吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、氟化物是一类具有重要应用价值的含氟有机物，广泛应用于工业和民用领域。然而，氟化物含有键能极高的c-f共价键，导致难以光解、水解与生物降解，已被证实为全球性新型化学污染物。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构将全氟辛酸列为2b类致癌物。氟化物可沿食物链累积放大，给处于食物链最顶端的人类带来健康风险。为了保护人类的健康，一些政府和组织已经规范了水中pfca的指南。例如，环境保护署水资源办公室发布了饮用水中全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐组合浓度的终身健康咨询水平为70ng/l。此外，为了评估与全氟羧酸饮食暴露相关的风险，欧洲食品安全局建议需要进一步的有关其在食品中含量的数据。全氟辛酸和全氟辛烷磺酸盐是2009年斯德哥尔摩公约确定的持久性有机污染物。

3、吸附技术具有环境友好、操作简便和吸附材料可循环使用等优点，是目前最具发展前景的生态环境污染治理方法。近年来活性氧化铝、层状双水滑石、沸石、膨润土、羟基磷灰石和石墨烯等材料已经被应用于水中氟化物的吸附去除。然而，一些问题仍然没有解决，例如，狭窄的有效ph范围和较差的选择性。由于去除氟化物的吸附机理主要集中在与污染物的羟基交换上，使得吸附剂的吸附性能受到ph值和共存离子的显著影响。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料及其反应制备方法和应用。本发明的突出特点是：(1)所设计构建的高分子有机聚合物材料化学结构稳定、功能位点多而且分布均匀；(2)利用多组分反应一步高效合成含有哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料；(3)本发明的含有哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料作为吸附剂对水中氟化物可以高效消除；(4)本发明所提供的方法对合成新型官能团高分子有机聚合物材料具有广阔的应用前景。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供了一种含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料，包括：式ⅰ所示的基本单元结构：

4、

5、其中，x＝c或n。

6、本发明开发了新型的氟化物吸附机制，以提供宽ph范围和良好的选择性，对生态环境中有毒氟化物的高效清除具有非常重要的意义。

7、本发明的第二个方面，提供了上述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料的制备方法，包括：

8、将醛、肼、炔基酯溶解在溶剂中，在催化剂存在的条件下，真空密封下加热进行反应，纯化，即得；

9、其中，醛、肼、炔基酯的结构式如下所示：

10、

11、炔基酯的结构中，x＝c，n；r＝ch3、ch2ch3。

12、本发明的第三个方面，提供了上述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料在消除水中氟化物污染物中的应用，所述氟化物污染物包括：全氟辛烷羧酸、全氟辛烷磺酸、全氟丁烷羧酸、全氟戊烷羧酸、全氟己烷羧酸、全氟(2-甲基-3-氧杂己酸)。

13、本发明的有益效果

14、(1)本发明基于多组分反应构建策略，设计了含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料，其突出特点是材料结构化学稳定性高，ph应用范围；尤其是通过多组分反应一步高效制备特殊官能团吸附材料，不仅合成简便，而且毋需后修饰。本发明中含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料可作为吸附剂有效消除水中氟化物污染物，对生态环境保护具有重要意义。

15、(2)本发明制备方法简单、实用性强，易于推广。

技术特征：

1.一种含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料，其特征在于，包括：式ⅰ所示的基本单元结构：

2.一种权利要求1所述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，包括：

3.如权利要求2所述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，所述醛、肼、炔基酯的摩尔质量比为1:1.0～1.2:3.5～4.5。

4.如权利要求2所述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为碘化亚铜和碳酸锶的混合物。

5.如权利要求4所述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，碘化亚铜和碳酸锶的摩尔质量比为1:3～6。

6.如权利要求4所述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，碘化亚铜和原料醛的摩尔质量比为0.01～0.05:1。

7.如权利要求2所述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，溶剂为乙腈、二氧六环或甲苯；

8.如权利要求2所述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，加热反应的温度为80～100℃，时间为24～36h。

9.权利要求2-8任一项所述的方法制备的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料。

10.权利要求9所述的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料在消除水中氟化物污染物中的应用，其特征在于，所述氟化物污染物包括：全氟辛烷羧酸、全氟辛烷磺酸、全氟丁烷羧酸、全氟戊烷羧酸、全氟己烷羧酸、全氟(2-甲基-3-氧杂己酸)。

技术总结
本发明属于材料化学领域，提供了一种含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料及其制备方法和应用。以醛、肼、炔基酯为原料通过多组分反应一步高效合成了含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料，其突出特点是所构建的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料结构稳定、功能位点分步均匀；该材料作为吸附剂对消除水中氟化物污染物具有广阔的应用前景。本发明公开的含哒嗪酮基团的高分子有机聚合物材料由如下所示结构单元组成，X＝C或N。

技术研发人员：冯迪静,刘珊珊,王星又,纪文华
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13