本发明属于环境保护，具体涉及一种氢键有机框架的制备方法及光催化应用。
背景技术：
：：1、铀是核燃料循环的关键元素，在核工业快速发展期间，放射性核素铀容易被释放到自然水系中，其放射性和化学毒性已经威胁到人类的生存并造成全球环境污染问题（l.chen, j. hang, b. chen, j. kang, z. yan, z. wang, y. zhang, s. chen, y. wang,y. jin, c. xia, photocatalytic uranium removal from basic effluent byporphyrin-ni cof as the photocatalyst. chem. eng. j. 2023, 454, 140378）。采用光催化还原将高度可溶的u(vi)还原为不可溶的u(iv)是去除废水铀的有效策略（m. chen,t. liu, s. tang, t. wei, a. gu, r. zhang, y. liu, h. wang, z. xie, y. yuan,z. li, n. wang, mixed-linker strategy toward enhanced photoreduction-assisteduranium recovery from wastewater and seawater. chem. eng. j. 2022, 446,137264）。2、氢键有机框架（hofs）由预先设计的分子通过分子间氢键自组装而成。由于氢键的可逆和柔性性质，hofs可在相对温和的条件下制备，具有易再生和纯化及自适应结构变换的特点（f. hu, c. liu, m. wu, j. pang, f. jiang, d. yuan, m. hong, anultrastable and easily regenerated hydrogen-bonded organic molecularframework with permanent porosity. angew. chem. int. ed. 2017, 56, 2101-2104）。hofs是一类具有独特光活性和电活性的多孔材料，荧光hof、室温磷光hof也已有报道（x. xu, j. wang, b. yan, facile fabrication of luminescent eu(iii)functionalized hof hydrogel film with multifunctionailities: quinolonesfluorescent sensor and anticounterfeiting platform. adv. funct. mater. 2021,31, 2103321）。hofs可作为光催化还原u(vi)的材料，从而拓展高效、低成本提取铀的策略。对于光催化剂，孔径在传质过程中起着关键作用，孔径的大小可影响传质过程，小孔径材料的可用性预计会降低，孔径的调整可用来控制催化的局部微环境，局部微环境作为重要的实验枢纽进而影响催化结果（j. wang, k. zhang, a. bogaerts, v. meynen, 3d porouscatalysts for plasma-catalytic dry reforming of methane: how does the poresize affect the plasma-catalytic performance? chem. eng. j. 2023, 464,142574）。目前，hofs孔径性差异与光催化性能之间的关系仍不明确。技术实现思路1、本发明旨在提供一种氢键有机框架的制备方法及光催化应用。本发明通过简单的温度控制实现了对hof孔径的调控，构建了不同晶型排布的hof材料，利用hof孔径大小的差异选择性引入客体分子，构建主客体体系放大孔径的影响，调控主客体体系对u(vi)的光催化去除能力。本发明制备方法简单，所得hof稳定性好，对u(vi)的光催化还原具有吸附容量高、选择性好及循环利用性高的优点。2、本发明是通过如下技术方案实现的：3、本发明提供了一种负载客体分子的簇状氢键有机框架的制备方法，包括如下步骤：4、步骤一：以三(4-(4h-1,2,4-三氮唑)苯基)胺为反应原料，加入催化剂和有机溶剂，超声混匀得到反应混合液；5、步骤二：将所得反应混合液程序升温至90 ℃保持3天后，再经24 h程序降温至40℃，静置收集簇状晶体，洗涤干燥得到簇状氢键有机框架；6、步骤三：将所得簇状氢键有机框架与客体分子1,2,4-三唑混合并超声处理，获得插入客体分子1,2,4-三唑的簇状氢键有机框架主客体体系。7、作为优选，步骤一中所述催化剂为稀硝酸；所述有机溶剂为乙醇、水、n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液。8、作为优选，步骤一中催化剂与有机溶剂的体积比为3:(125-250)；有机溶剂中乙醇、水、n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:1:(0.5-3)。9、作为优选，步骤二中升温速率为5 ℃/min；所述洗涤所用溶剂为乙醇。10、作为优选，步骤三中簇状氢键有机框架与客体分子1,2,4-三唑的化学计量比为1:(2-15)。11、本发明还提供了上述制备方法得到的负载客体分子的簇状氢键有机框架在光催化去除u(vi)中的应用。12、作为优选，所述负载客体分子的簇状氢键有机框架能够在多种竞争离子共存条件下选择性光催化去除u(vi)；所述多种竞争离子包括mg2+、cu2+、zn2+、na+、k+、pb2+、ca2+、fe3+、cr3+、eu3+、vo43-和cd2+。13、作为优选，所述负载客体分子的簇状氢键有机框架经过6个吸附/脱附循环后，对u(vi)的去除率仍达90.2%以上。14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：15、1、本发明提出了不同晶型的氢键有机框架制备方法，不仅解决了组分相同但孔径不同的理想结构模型缺乏问题，还避免了传统配体延伸及孔隙空间分隔等方法会改变原始hof组成的缺陷。16、2、本发明通过简单的温度控制即可实现对hof孔径的灵活调控，进而通过分子插入构建主客体体系放大孔径的影响，对孔径与催化性能之间的关系进行了深入探讨，丰富了多孔催化剂的设计思路。17、3、本发明制备的hof可实现框架与客体之间的空穴和电子高度离域以及迅速的内部电荷载流子传输，可作为高效光催化还原u(vi)的材料，对放射性核素的去除和环境保护具有重大意义。18、4、本发明制备的hof可重复使用，有利于经济节约和生态环境可持续发展。技术特征：1.一种负载客体分子的簇状氢键有机框架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：2.根据权利要求1所述的负载客体分子的簇状氢键有机框架的制备方法，其特征在于，步骤一中所述催化剂为稀硝酸；所述有机溶剂为乙醇、水、n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液。3.根据权利要求1所述的负载客体分子的簇状氢键有机框架的制备方法，其特征在于，步骤一中催化剂与有机溶剂的体积比为3:(125-250)；有机溶剂中乙醇、水、n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:1:(0.5-3)。4.根据权利要求1所述的负载客体分子的簇状氢键有机框架的制备方法，其特征在于，步骤二中升温速率为5 ℃/min；所述洗涤所用溶剂为乙醇。5.根据权利要求1所述的负载客体分子的簇状氢键有机框架的制备方法，其特征在于，步骤三中簇状氢键有机框架与客体分子1,2,4-三唑的化学计量比为1:(2-15)。6.如权利要求1-5任一项所述制备方法得到的负载客体分子的簇状氢键有机框架在光催化去除u(vi)中的应用。7.根据权利要求6所述应用，其特征在于，所述负载客体分子的簇状氢键有机框架能够在多种竞争离子共存条件下选择性光催化去除u(vi)；所述多种竞争离子包括mg2+、cu2+、zn2+、na+、k+、pb2+、ca2+、fe3+、cr3+、eu3+、vo43-和cd2+。8.根据权利要求6所述应用，其特征在于，所述负载客体分子的簇状氢键有机框架经过6个吸附/脱附循环后，对u(vi)的去除率仍达90.2%以上。技术总结本发明公开了一种氢键有机框架的制备方法及光催化应用，属于环境保护
技术领域：
：。本发明首先合成交错滑移堆叠的簇状多孔氢键有机框架HOF‑C和垂直柱状堆叠的块状无孔氢键有机框架HOF‑K，再将客体分子插入HOF‑C中形成主客体体系，而HOF‑K则因孔径不匹配无法插入客体分子。HOF框架与客体分子之间可发生高速内部电荷载流子分离，对U(VI)的光催化还原具有吸附容量高、选择性及循环性好的特点。本发明通过温度控制实现了对HOF孔径的调控，通过分子插入构建主客体体系放大孔径的影响，揭示孔径与催化性能之间的关系，为HOF光催化剂的设计及性能调控提供了思路。技术研发人员：梁汝萍,吴琼,邱建丁受保护的技术使用者：南昌大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25
