Constructing cationic flexible covalent organic frameworks through post-functionalization for enhancing the iodine adsorption capacity

阳离子聚合 化学 吸附 碘化物 共价键 表面改性 溴化物 无机化学 高分子化学 有机化学 物理化学
作者
Li‐Ying Ren,Tong‐Mou Geng
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:480: 148076-148076 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.148076
摘要

With the incresing development of nuclear power plants, the radioactive iodine produced from nuclear waste and nuclear accidents poses increasing threat to the human health and environment. The iodine adsorption behavior of the neutral flexible covalent organic skeleton has been somewhat studied, but to our knowledge, there are no reports of iodine capture by ionized flexible COFs. Herein, we apply a post-functionalization process to construct two cationic flexible COFs (iCOFs-AB-1 and iCOFs-AB-2) for the first time. The iCOFs-AB-1 and iCOFs-AB-2 exhibit I2 uptake capacities of 3.36 and 4.26 g g−1 at 77 °C, which are improved 1.19 and 1.14 times compared to that of neutral flexible COFs. The promotion of ionic groups on iodine adsorption and the iodine valence states adsorbed at diverse sites have identified by experiments. The adsorption mechanism studies show that the segregative bromide and iodide anions in iCOFs-AB-1 and iCOFs-AB-2 can induce molecular iodine to engender polyiodide anions, and the quaternary ammonium salt cations in iCOFs-AB-1 and iCOFs-AB-2 can come into being the Coulomb interaction force with the aforementioned polyiodide anions. This study demonstrates an efficient method to synthesize cationic flexible COFs and further use them as adsorbents for capturing iodine.
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