一种铜(II)-杯芳烃配合物单晶及其制备方法和应用

本发明属于配位化学和萃取水中污染物领域，具体涉及一种可以萃取水中放射性锶离子的铜(ii)-杯芳烃配合物单晶及其制备方法。

背景技术：

1、随着核工业的发展不可避免地产生放射性废物，主要包含了长寿命的α发射体(超铀元素)、β/γ发射体(99tc,129i,135cs,137cs,90sr)。其中，放射性锶离子(90sr)是一种放射周期长(t1/2＝28.6年)、高能(0.546mev)的β放射性同位素，由235u或239pu核裂变产生。锶离子水溶性很好，很容易进入到水环境中，并在水体中具有很强的迁移性，通过食物链富集，威胁环境安全(chemical engineering journal 435(2022)134906,1385-8947)。放射性锶离子还有很强的毒性，因其与钙离子的化学性质相似，很容易在人和动物的骨骼中积累，从而导致血癌和骨癌。因此，开发高效地去除放射性锶离子的方法迫在眉睫。

2、为此，人们使用了许多方法从水溶液中捕获放射性锶离子。萃取法具有成本低、操作简单、效率高等优点，而且对复杂的现实系统的适应性和大规模操作的适用性，具有广阔的应用前景。对于萃取法而言，萃取材料的选择尤为重要，近些年来，金属-有机框架(mofs)被广泛应用于萃取水中的放射性污染物，其具有较大的比表面积、永久的孔隙度、可调节的化学功能、精细可调的孔结构，特别是，各种官能团可以合理地引入金属配体修饰微孔结构，从而产生更多的活性位点(inorganic chemistry,2022,61,9,3942-3950)。而杯芳烃尺寸可调的空腔结构，以及良好的化学稳定性、易于功能化及成本低等特点被应用于金属-有机框架的合成。一方面，在金属-有机框架上修饰羧基可以很好的用于捕获放射性锶离子。另一方面，杯芳烃本身具有大空腔更易捕获放射性锶离子。因此，设计合成一种萃取速度快、萃取容量大的金属-杯芳烃框架材料，使其更有利于萃取水中的放射性锶离子。将其作为研究目标，目前未见相关文献报道。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种萃取速度快、萃取容量大的铜(ii)-杯芳烃配合物，作为萃取放射性锶离子的材料。另一目的在于提供其制备方法。

2、为实现本发明的目的，本发明合成了铜(ii)-杯芳烃配合物单晶，其化学式为：[(cu2l2)·2h2o]n，其中l＝5,11,17,23-四叔丁基-25,26,27,28-四羧基杯[4]芳烃；属于单斜晶系，空间群为p21/c,α＝90.00°,β＝91.80(3)°,γ＝90.00°,

3、本发明所述的铜(ii)-杯芳烃配合物单晶制备方法如下：将二水合氯化铜与5,11,17,23-四叔丁基-25,26,27,28-四羧基杯[4]芳烃溶于乙腈和蒸馏水中，封入反应瓶中，室温下超声，在恒温的烘箱中放置，然后降至室温，得到蓝色透明块状晶体，即为目标产物铜(ii)-杯芳烃配合物单晶。

4、所述二水合氯化铜与5,11,17,23-四叔丁基-25,26,27,28-四羧基杯[4]芳烃的摩尔比为：1-4：1。

5、该配合物可以作为萃取材料用于萃取水中的放射性锶离子。

6、本发明优点在于：该铜(ii)-杯芳烃配合物单晶不仅能够在水中稳定存在，而且稳定性好，萃取效率高。并且在它的三维框架结构的孔道内修饰有羧基，这有利于与锶离子作用，进而快速萃取水体中的锶离子，实现较高的萃取容量。铜(ii)-杯芳烃配合物单晶在5分钟内对5ppm的锶离子能实现快速萃取并且达到平衡，萃取效率为82％。随着锶离子初始浓度增大，铜(ii)-杯芳烃配合物单晶对锶离子萃取达到最大萃取容量147.6mg g-1。另外，本发明制备工艺简单，收率较高，具有很好的应用前景。

技术特征：

1.一种铜(ii)-杯芳烃配合物单晶，其特征在于，其化学式为：[(cu2l2)·2h2o]n，其中l为5,11,17,23-四叔丁基-25,26,27,28-四羧基杯[4]芳烃；其属于单斜晶系，空间群为p21/c, a = 22.468(5) å, b = 10.540(2) å, c = 20.861(4) å, α = 90.00°, β = 91.80(3)°, γ = 90.00°, v = 4937.6(17) å3。

2.如权利要求1所述的铜(ii)-杯芳烃配合物单晶的应用，其特征在于，将其作为萃取材料用于萃取水中的放射性锶离子。

技术总结
本发明属于配位化学和萃取水中污染物领域，涉及一种铜(II)‑杯芳烃配合物单晶及其制备方法和应用。所述铜(II)‑杯芳烃配合物单晶其化学式为：[(Cu<subgt;2</subgt;L<subgt;2</subgt;)·2H<subgt;2</subgt;O]<subgt;n</subgt;，其中L=5,11,17,23‑四叔丁基‑25,26,27,28‑四羧基杯[4]芳烃；属于单斜晶系，空间群为P21/c,a=22.468(5)Å,b=10.540(2)Å,c=20.861(4)Å,α=90.00°,β=91.80(3)°,γ=90.00°,V=4937.6(17)Å<supgt;3</supgt;。该铜(II)‑杯芳烃配合物单晶不仅能够在水中稳定存在，而且萃取效率高，将其作为萃取材料用于萃取水中的放射性锶离子具有很好的应用前景。

技术研发人员：余彩霞,高子轩,刘雷雷
受保护的技术使用者：烟台大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29