新穎大孔硅基Calix[4]BisCrown材料合成及其吸附銫的基礎(chǔ)特性研究.pdf

1、Cs(Ⅰ)和Sr(Ⅱ)是發(fā)熱元素，對最終地質(zhì)處置過程中高放廢液(HLW)固化體的安全性有潛在的長期性危害，故如何從HLW中有效分離Cs(Ⅰ)和Sr(Ⅱ)一直以來是極富有挑戰(zhàn)性的世界前沿領(lǐng)域熱點和難點課題。Calix[4]BisCrowns作為第三代超分子識別試劑衍生物，其結(jié)構(gòu)中含有杯芳烴主體單元及與銫的離子半徑相吻合的冠醚環(huán)，對銫具有較好的識別性能。采用對銫有高選擇性含Calix[4]BisCrowns材料的色譜分離研究尚未見報道。考慮

2、到HLW中Cs(Ⅰ)含量較低，以含Calix[4]BisCrowns的材料為手段的色譜分離技術(shù)有效分離Cs(Ⅰ)將具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。
　　本文以多步法和色譜分離技術(shù)為手段合成了六種超分子識別試劑:1,3-Calix[4]arene-bis(crown-6)(Calix[4]BC6)、1,3-Calix[4]arene-bis(o-benzo-crown-6)(Calix[4]BBenC6)、1,3-Calix[4]ar

3、ene-bis(naph-crown-6)(Calix[4]BNaphC6)、1,3-tBu-Calix[4]arene-bis(crown-6)(tBu-Calix[4]BC6)、1,3-tBu-Calix[4]arene-bis(o-benzo-crown-6)(tBu-Calix[4]BBenC6)和1,3-tBu-Calix[4]arene-bis(naph-crown-6)(tBu-Calix[4]BNaphC6)，其中tBu

4、-Calix[4]BBenC6與tBu-Calix[4]BNaphC6尚未見報道;并以元素分析、ESI-MS、1HNMR、FT-IR、TG-DSC、XRD和SEM等手段對其組成和結(jié)構(gòu)進行了表征。
　　以真空活化灌注法和分子修飾技術(shù)合成了六種新穎的大孔硅基超分子識別材料:Calix[4]BC6/SiO2-P、Calix[4]BBenC6/SiO2-P、Calix[4]BNaphC6/SiO2-P、tBu-Calix[4]BC6/Si

5、O2-P、tBu-Calix[4]BBenC6/SiO2-P和tBu-Calix[4]BNaphC6/SiO2-P;以SEM、FT-IR、TG-DSC、XRD和BET等手段對大孔硅基超分子識別材料的組成、結(jié)構(gòu)及復(fù)合機理進行了表征。結(jié)果表明:Calix[4]BisCrowns與SiO2-P的復(fù)合過程是物理復(fù)合。
　　研究了六種Calix[4]BisCrowns/SiO2-P對多種典型金屬離子的吸附行為，HNO3濃度影響和接觸時間的實

6、驗結(jié)果表明:在3.0M HNO3濃度下，三種大孔硅基超分子識別材料Calix[4]BC6/SiO2-P、Calix[4]BBenC6/SiO2-P和Calix[4]BNaphC6/SiO2-P對Cs(Ⅰ)有出色的識別性能;在杯芳烴苯環(huán)上引入叔丁基后的其余三種Calix[4]BisCrowns/SiO2-P則在高酸度(6.0-7.0M HNO3)條件下對Cs(Ⅰ)有出色的識別能力。比較六種超分子識別材料的吸附性能，Calix[4]BBen

7、C6/SiO2-P對Cs(Ⅰ)有出色的識別能力，吸附能力較強，有希望用于高放廢液中Cs(Ⅰ)的有效分離;tBu-Calix[4]BC6/SiO2-P在高酸度條件下對Cs(Ⅰ)具有高選擇性，有望用于高酸度高放廢液中Cs(Ⅰ)的分離研究;同時考察了吸附前后Calix[4]BC6/SiO2-P的FT-IR及XRD圖譜，結(jié)果表明:因Calix[4]BC6與金屬離子配位行為的發(fā)生，吸附后的Calix[4]BC6/SiO2-P材料結(jié)構(gòu)中，Calix