氮自掺杂分级多孔碳的简易合成及其在碘与药物污染物高效去除中的应用研究

　　本研究提出了一种通过有机配体H6TDPAT直接合成氮自掺杂分级多孔碳的创新方法，采用ZnCl2固态活化工艺，实现了对碘（最高吸附量383 wt%）和盐酸四环素（TCH，最大吸附容量490.27 mg/g）的高效吸附，为环境修复（尤其是核废料与药物污染治理）提供了新型吸附剂解决方案。

　　

Highlight

材料

所有化学品和溶剂（除H₆TDPAT外）均购自商业供应商（Sigma-Aldrich、TCI和Daejung Chemical），未经进一步纯化直接使用。

H₆TDPAT配体的合成

将5-氨基间苯二甲酸（15.2 g, 0.084 mol）、氢氧化钠（NaOH, 5.36 g, 0.134 mol）和碳酸氢钠（NaHCO₃, 8.74 g, 0.104 mol）加入140 mL水中。混合物在0°C下搅拌30分钟后，逐滴加入溶于1,4-二氧六环（70 mL）的三聚氯氰（3.68 g, 0.02 mol）。

多孔碳的表征

图1展示了HPC样品的SEM图像，呈现出具有均匀分布孔结构的不规则块体。未活化的HPC-0表面相对光滑且缺陷较少，而所有活化后的多孔碳样本均表现出深沟状孔隙结构。随着ZnCl₂比例增加，材料从致密结构逐渐发展为高度多孔且相互连接的形态，但过高比例会导致结构坍塌。

结论

本研究通过ZnCl₂活化H₆TDPAT配体成功合成了多孔碳（HPC-X），为替代MOF衍生碳材料提供了新思路。H₆TDPAT的高度共轭富氮框架使其特别适合制备氮自掺杂多孔碳。其中HPC-5表现出最高BET比表面积（1454.04 m²/g），气相碘吸附实验显示其可捕获高达383 wt%的碘。