本發(fā)明屬于有機(jī)合成，具體涉及一種tvoc吸附超分子籠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、tvoc是一種常見的有機(jī)污染物，對人體健康有嚴(yán)重的危害。目前，常用的tvoc凈化方法主要有物理吸附法和化學(xué)氧化法。物理吸附法是利用吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)與tvoc分子發(fā)生相互作用，從而將tvoc從空氣中分離出來的方法。常用的吸附劑有活性炭、沸石、硅膠等?；瘜W(xué)氧化法是利用催化劑或光催化劑促進(jìn)tvoc分子與氧氣反應(yīng)，將tvoc分子轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水的方法。常用的催化劑或光催化劑有鈦白粉、氧化錳、氧化鐵等。

2、物理吸附法的缺點(diǎn)是吸附劑的吸附容量有限，吸附平衡后無法繼續(xù)去除tvoc，需要定期更換或再生吸附劑，增加了成本和維護(hù)的難度。而且，吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)往往不能與tvoc各種分子的大小和形狀完全匹配，導(dǎo)致吸附效率不高?；瘜W(xué)氧化法的缺點(diǎn)是催化劑或光催化劑的活性易受環(huán)境因素的影響，如溫度、濕度、光照等，而且可能產(chǎn)生一些副反應(yīng)，生成其他有害物質(zhì)，如臭氧、亞硝酸鹽等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種tvoc吸附超分子籠及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的tvoc吸附超分子籠能夠?qū)崿F(xiàn)高選擇性和高容量的tvoc吸附，同時該超分子籠具有良好的穩(wěn)定性和再生性，能夠在不同的環(huán)境條件下長期使用，且不會產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種tvoc吸附超分子籠，具有式i所示結(jié)構(gòu)：

4、

5、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的tvoc吸附超分子籠的制備方法，包括以下步驟：

6、將2,6-二甲基苯酚、醋酸酐和吡啶混合，進(jìn)行第一取代反應(yīng)，得到2,6-二甲基苯氧基乙酸酯；

7、將2,6-二甲基苯氧基乙酸酯、n-溴代琥珀酰亞胺和偶氮二異丁腈溶于四氯乙烯中，所得溶液進(jìn)行第二取代反應(yīng)，得到中間體i-1；

8、

9、將中間體i-1溶于四氫呋喃，所得中間體i-1的溶液中滴加氫氧化鈉水溶液后，加熱回流，得到2-羥基-2,6-苯二甲醛；

10、將所述2-羥基-2,6-苯二甲醛、甲苯、無水乙二醇混合，在對甲基苯磺酸的催化下進(jìn)行第三取代反應(yīng)，得到中間體i-2；

11、

12、將中間體i-2、鄰苯二甲酸酐和甲磺酸混合，進(jìn)行第四取代反應(yīng)，得到中間體i-3；

13、

14、保護(hù)氣氛下，將中間體i-3、無水乙醇和環(huán)己二胺混合，進(jìn)行回流反應(yīng)，得到所述tvoc吸附超分子籠。

15、優(yōu)選地，所述醋酸酐和吡啶的體積比為1:1；所述2,6-二甲基苯酚、醋酸酐和吡啶的體積和的比例為20g：40ml。

16、優(yōu)選地，所述2,6-二甲基苯氧基乙酸酯、n-溴代琥珀酰亞胺和偶氮二異丁腈的摩爾比為61:270:6.1。

17、優(yōu)選地，所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量濃度為10％；所述中間體i-1的溶液和氫氧化鈉水溶液的體積比為200:120；

18、所述加熱回流的時間為12h。

19、優(yōu)選地，所述2-羥基-2,6-苯二甲醛和無水乙二醇的摩爾比為15.2：91.4；所述2-羥基-2,6-苯二甲醛和甲苯的用量比為2.28g：80ml。

20、優(yōu)選地，所述第三取代反應(yīng)為將所述2-羥基-2,6-苯二甲醛、甲苯和無水乙二醇的混合物加熱至回流；所述回流的時間為23h。

21、優(yōu)選地，所述中間體i-2和鄰苯二甲酸酐的摩爾比為13.3：7.4；所述中間體i-2和甲磺酸的用量比為2.0g:15ml；

22、所述第四取代反應(yīng)的溫度為90℃，保溫時間為5h。

23、優(yōu)選地，所述中間體i-3和環(huán)己二胺的摩爾比為1:4；所述回流反應(yīng)的時間為12h。

24、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的tvoc吸附超分子籠或者上述制備方法制備得到的tvoc吸附超分子籠在吸附tvoc中的應(yīng)用。

25、本發(fā)明提供了一種tvoc吸附超分子籠，具有式i所示結(jié)構(gòu)，如式i所示，本發(fā)明提供的tvoc吸附超分子籠的空腔大小和形狀與tvoc分子的大小和形狀完美契合，從而實現(xiàn)高選擇性和高容量的tvoc吸附，相比于常規(guī)的吸附劑，其吸附效率和吸附量有顯著提高；該超分子籠的空腔內(nèi)壁上具有與tvoc分子相互作用的官能團(tuán)，從而增強(qiáng)了tvoc分子與超分子籠的作用力，使得tvoc分子能夠牢固地吸附在超分子籠內(nèi)，不易脫落或泄漏；該超分子籠具有良好的穩(wěn)定性和再生性，能夠在不同的環(huán)境條件下長期使用，且不會產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物，對環(huán)境和人體無害。

技術(shù)特征：

1.一種tvoc吸附超分子籠，其特征在于，具有式i所示結(jié)構(gòu)：

2.權(quán)利要求1所述的tvoc吸附超分子籠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述醋酸酐和吡啶的體積比為1:1；所述2,6-二甲基苯酚、醋酸酐和吡啶的體積和的比例為20g：40ml。

4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述2,6-二甲基苯氧基乙酸酯、n-溴代琥珀酰亞胺和偶氮二異丁腈的摩爾比為61:270:6.1。

5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量濃度為10％；所述中間體i-1的溶液和氫氧化鈉水溶液的體積比為200:120；

6.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述2-羥基-2,6-苯二甲醛和無水乙二醇的摩爾比為15.2：91.4；所述2-羥基-2,6-苯二甲醛和甲苯的用量比為2.28g：80ml。

7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第三取代反應(yīng)為將所述2-羥基-2,6-苯二甲醛、甲苯和無水乙二醇的混合物加熱至回流；所述回流的時間為23h。

8.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述中間體i-2和鄰苯二甲酸酐的摩爾比為13.3：7.4；所述中間體i-2和甲磺酸的用量比為2.0g:15ml；

9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述中間體i-3和環(huán)己二胺的摩爾比為1:4；所述回流反應(yīng)的時間為12h。

10.權(quán)利要求1所述的tvoc吸附超分子籠或者權(quán)利要求2～9任一項制備方法制備得到的tvoc吸附超分子籠在吸附tvoc中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TVOC吸附超分子籠及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種TVOC吸附超分子籠，具有式I所示結(jié)構(gòu)，如式I所示，本發(fā)明提供的TVOC吸附超分子籠的空腔大小和形狀與TVOC分子的大小和形狀完美契合，從而實現(xiàn)高選擇性和高容量的TVOC吸附，相比于常規(guī)的吸附劑，其吸附效率和吸附量有顯著提高；該超分子籠的空腔內(nèi)壁上具有與TVOC分子相互作用的官能團(tuán)，從而增強(qiáng)了TVOC分子與超分子籠的作用力，使得TVOC分子能夠牢固地吸附在超分子籠內(nèi)，不易脫落或泄漏；該超分子籠具有良好的穩(wěn)定性和再生性，能夠在不同的環(huán)境條件下長期使用，且不會產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物，對環(huán)境和人體無害。

技術(shù)研發(fā)人員：何加銘,楊邦賽,張佳麗,馬凱,朱自強(qiáng),馮變
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波潮星新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19