高分子基Pillar[5]arene超分子識(shí)別材料制備及其吸附特性研究.pdf

1、Pd-107是存在于高放廢物(HLW)中的長(zhǎng)壽命裂變產(chǎn)物，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康存在潛在的、長(zhǎng)期的不良影響，其有效分離對(duì)HLW最終處理處置具有重要戰(zhàn)略意義。然而，幾十年來(lái)其分離與回收尚未有效解決，新材料、新技術(shù)和新方法是解決這一國(guó)際科學(xué)和技術(shù)前沿問(wèn)題的有效途徑。Pillar[n]arene是一類新型大環(huán)主體分子，具有剛性、高對(duì)稱性和富電子結(jié)構(gòu)及出色的主客體識(shí)別性能，在有機(jī)分子識(shí)別、熒光傳感器及分子開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域有一定應(yīng)用前景，但其與HLW中長(zhǎng)

2、壽命核素Pd-107、Ru-106等客體間的識(shí)別研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文以功能化Pillar[5]arene衍生物為主體分子，研究其與Pd(Ⅱ)的主客體識(shí)別行為，主要研究結(jié)果如下：
　　(1)合成了四種Pillar[5]arene衍生物，分別為:C2-全酯基柱[5]芳烴(C2-EP5A)、C2-全羧基柱[5]芳烴（C2-CP5A）、C4-全酯基柱[5]芳烴(C4-EP5A)和C3-全溴代柱[5]芳烴（C3-BP5A），分別以NMR、E

3、SI-MS、FT-IR和TG-DSC等手段對(duì)其組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;
　　(2)以溶劑萃取法研究了HNO3介質(zhì)中C4-EP5A/氯仿和C3-BP5A/氯仿萃取體系對(duì)模擬HLW中Pd(Ⅱ)及20余種共存元素的萃取行為。結(jié)果表明:C4-EP5A/氯仿和C3-BP5A/氯仿對(duì)Pd(Ⅱ)有不同程度的萃取能力，以C4-EP5A/氯仿為最佳，其最佳萃取酸度為4.0M HNO3;借助于ESI-MS研究了萃合物的組成，結(jié)果表明:Pillar[5]

4、arene衍生物可與Pd(Ⅱ)形成1∶2型主客體萃合物;基于C4-EP5A/氯仿體系對(duì)Pd(Ⅱ)的良好識(shí)別性能，提出了以溶劑萃取法從模擬HLW中有效分離Pd(Ⅱ)的技術(shù)路線;
　　(3)以大孔高分子基XAD-7為載體，采用真空活化灌注與固定化技術(shù)，制備了四種新型高分子基超分子識(shí)別材料C2-EP5A/XAD-7、C2-CP5A/XAD-7、C4-EP5A/XAD-7和C3-BP5A/XAD-7，以SEM、N2吸附-脫附等溫曲線、XR

5、D、FT-IR和TG-DSC等手段進(jìn)行了表征，考察了復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)及組成，明確了Pillar[5]arene與XAD-7的復(fù)合機(jī)理;
　　(4)以靜態(tài)法研究了四種Pillar[5]arene/XAD-7對(duì)模擬HLW中Pd(Ⅱ)及20余種共存元素的吸附行為;考察了接觸時(shí)間、HNO3濃度及溫度等因素變化對(duì)吸附過(guò)程的影響，評(píng)價(jià)了四種Pillar[5]arene/XAD-7對(duì)Pd(Ⅱ)的基礎(chǔ)吸附特性。結(jié)果表明:在3.0M HNO3溶

6、液中，四種Pillar[5]arene/XAD-7材料對(duì)Pd(Ⅱ)均有不同程度的吸附能力，以C2-CP5A/XAD-7為最佳，其吸附次序?yàn)?C2-CP5A/XAD-7＞C4-EP5A/XAD-7＞ C3-BP5A/XAD-7＞ C2-EP5A/XAD-7，除Ru(Ⅲ)之外，對(duì)其余被試驗(yàn)金屬離子均表現(xiàn)為弱吸附或基本不吸附?；赟EM、N2吸附-脫附等溫曲線、EDS、TG-DSC及FT-IR等手段，研究了Pillar[5]arene/ XA