中國礦業(yè)大學董彬課題組報道了以低共熔溶劑為反應(yīng)溶劑合成酮烯胺連接共價有機骨架的新方法。該方法在環(huán)境壓力下實施,具有操作簡單、不產(chǎn)生有機蒸汽污染等特點。同時,酮烯胺連接共價有機骨架對陽離子染料藏紅和亞甲基藍有很好的吸附能力,而對陰離子染料曙紅基本沒有吸附。
皮革、印染、紡織等行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的有機染料廢水,具有色度高、毒性大、難降解等特點,直接排放會對環(huán)境造成嚴重破壞。吸附法是染料廢水處理的一種有效方法。活性炭、樹脂等多孔材料是常用的吸附劑,探索具有高吸附量和選擇性的新型吸附劑具有重要意義。
共價有機骨架(Covalent Organic Frameworks, COFs),是由輕質(zhì)元素通過共價鍵連接的多孔晶型材料,具有骨架密度低、比表面積大、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)和功能可調(diào)節(jié)等特點,在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。COFs通常在有機溶劑中進行合成,由于有機溶劑的揮發(fā)性和毒性,合成過程會對環(huán)境造成一定的危害。低共熔溶劑(Deep Eutectic Solvents, DESs)是一種備受關(guān)注的綠色溶劑,具有揮發(fā)性低、合成簡單、價格低廉等優(yōu)點,但目前沒有將其作為反應(yīng)溶劑用于合成COFs的研究報道。
圖1 (A)低共熔溶劑Bu4NBr/Im和(B)共價有機骨架TpPa-COOH的合成路線 圖2 (A)MB/EB和(B)ST/EB混合液在TpPa-COOH吸附前后的溶液照片和紫外-可見光譜圖(染料濃度均為50 mg/L) 基于此,中國礦業(yè)大學董彬課題組以1,3,5-三甲酰基間苯三酚(Tp)和2,5-二氨基苯甲酸(Pa-COOH)為反應(yīng)單體,在四丁基溴化銨和咪唑(Bu4NBr/Im)組成的低共熔溶劑中于環(huán)境壓力下制備出一種羧基功能化的酮烯胺連接COF(TpPa-COOH,圖1)。TpPa-COOH具有較好的晶型、多孔性和熱穩(wěn)定性,對陰離子染料曙紅(EB)基本沒有吸附,而對分子尺寸類似的陽離子染料亞甲基藍(MB)和藏紅(ST)有很好的選擇性吸附能力(圖2),這是因為框架中的酮式結(jié)構(gòu)加強了TpPa-COOH與藏紅和亞甲基藍之間的π?π作用和靜電作用。 在這項工作中,作者通過使用不揮發(fā)的低共熔溶劑作為反應(yīng)溶劑,避免了溶劑熱法合成COFs中使用有機溶劑對環(huán)境的污染問題,同時揭示了加強吸附劑與染料分子之間的相互作用是提高選擇性吸附效果的有效途徑,為COFs的綠色合成以及有機染料吸附劑的設(shè)計合成提供了思路。 論文信息: A Carboxyl‐Functionalized Covalent Organic Framework Synthesized in a Deep Eutectic Solvent for Dye Adsorption Bin Dong,Wen-Jing Wang,Sun-Chang Xi,Dong-Yue Wang,Ren Wang Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202003381 Chemistry – A European Journal 《歐洲化學》是歐洲化學協(xié)會(Chemistry Europe)的官方期刊并由Wiley–VCH出版,作為一個卓越的科學發(fā)表的國際平臺,刊發(fā)各個化學領(lǐng)域的最優(yōu)質(zhì)的原創(chuàng)基礎(chǔ)研究和專題綜述。