Adv. Mater.：分子印迹多孔芳香骨架及其选择性萃取铀离子的复合组分

【引言】

由于铀的最大来源是具有各种干扰离子（Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺等）的海水，因此从水中选择性提取铀已引起了全世界的关注。 然而，传统的吸附剂将其大部分功能位点封装在其致密结构中，导致选择性和吸附容量低等问题。 本文报道了结合位点首先被装饰成多孔骨架，并且为铀提取准备了一系列分子印迹的多孔芳香族骨架。 由于多孔结构提供了许多可接近的位点，与传统的分子印迹聚合物相比，所得材料具有四倍增加的离子容量，并且在所有报道的铀吸附剂中具有最高的选择性。 此外，多孔框架可以分散到商业聚合物中形成复合组分，以便从模拟海水中实际萃取铀离子。

【成果简介】

在过去的20年中，有机多孔材料已经成为创新型功能性多孔材料。其纯净的有机成分和空间结构激发了催化、分子分离和光电子应用。作为无定形构件的多孔芳族骨架（PAF），因其大的表面积和可设计的骨架而众所周知。通过各种有机偶联反应和容易设计的建筑单体，可以制备具有限定片段的多种PAF。

近日，东北师范大学的朱广山教授（通讯作者）在Adv. Mater.上发表了一篇题为“Molecularly Imprinted Porous Aromatic Frameworks and Their Composite Components for Selective Extraction of Uranium Ions”的文章。该研究通过分子印迹技术合成了UO22+印迹复合物，并构建了一系列分子印迹多孔芳香族骨架（MIPAF）。在内部空间中具有大量可接近活性部位的MIPAF，显示出比传统MIP更高的UO₂ ²⁺离子吸收性。 另外，它们对UO₂ ²⁺离子捕获对抗干扰金属离子的选择性最高。 而且MIPAF能够与其它聚合物有很好的相容，在实际应用中具有显著的操作简便性和灵活性，可以形成复合纤维、薄膜和涂层。

【图文导读】

图1 构建单元及合成途径

a）Heck偶联反应的构建单位；

b）MIPAF-11-a的合成途径和可能的片段；

c）基于孔径分布的MIPAF 11b-11d。

图2 红外光谱及核磁图

a）1,3,5-三（4-溴苯基）苯（黑色），MIPAF 11a（蓝色），11b（红色），11c（绿色）和11d（粉红色）的FT-IR光谱；

 

b）MIPAF 11a（黑色），11b（绿色），11c（红色）和11d（蓝色）的13 C CP / MAS NMR谱图。

 

图3 吸附等温线图

 

 

a）氮吸附等温线；

 

b）MIPAF的UO₂ ²⁺离子吸附等温线。

 

图4 离子容量图

 

本文由材料人编辑部高分子学术组水手供稿，材料牛编辑整理。

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