[發明專利]一種利用離子液體合成三維共價有機框架材料的方法

在審

• 申請號: 201611092847.2
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108117641A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 高艷安;王子瑜;王暢
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C08G73/00
• 分類號: C08G73/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

本發明公開了一種利用離子液體合成共價有機框架材料的方法；該方法利用離子液體作為反應的溶劑或者模板劑，加入催化劑，真空密閉條件下，在一定溫度下進行醛胺縮合反應，反應得到三維共價有機框架材料。本發明的優點為：離子液體中的陰、陽離子具有結構上和大小上的可設計性，在合成COFs時可作為COFs生長的模板；離子液體具有非常低的飽和蒸氣壓，相對于傳統的有機溶劑，使用離子液體的安全性更高。

技術領域

本發明屬于材料化學技術領域，具體涉及一種利用離子液體合成三維共價有機框架材料的方法。

背景技術

共價有機框架材料(COFs)是一類新型的共價有機晶型多孔材料，通過共價鍵連接，具有良好的化學穩定性和熱穩定性；材料均由輕質元素組成，密度低；作為晶型材料，結構規整，孔道均一，比表面積大。基于上述優點，COFs可應用于氣體吸附與存儲、氣體分離、催化等領域。

現有文獻報導的合成COFs的方法有溶劑熱合成法、離子熱合成法、微波合成法、表面控制合成法、室溫反應法和研磨法等。

溶劑熱合成法是將單體和溶劑放在Pyrex管中，經過反復幾次冷凍解凍泵循環法抽真空，然后將管密封并加熱到一定溫度，收集沉淀物，用合適溶劑沖洗并干燥，得到一定產率的固體COFs。

離子熱合成法是在熔鹽液體中進行的。芳香腈單體在400攝氏度的熔融的ZnCl₂中發生環三聚反應得到了具有很強的化學穩定性和熱穩定性的晶體CTFs。在這個反應中，ZnCl₂扮演著溶劑和路易斯酸催化劑的角色。

微波合成法是在微波反應器中高通量合成COFs的方法。它可以在開放的體系下進行。微波溶劑萃取過程可以更有效地除去殘余物和陷入骨架的雜質，促進更好的孔隙率。

表面控制合成法是指將活性單體在金屬表面或者其它載體表面自縮合來合成COFs的方法。2008年，Zwaneveld等通過將活性單體在金屬表面自縮合的方法得到了單分子膜的COF-1和COF-2。

室溫反應法是一種在室溫下通過蒸汽輔助轉換合成COFs薄膜的方法。其具體過程為：把顯微鏡載玻片、氟摻雜氧化錫、黃金玻璃基板或者硅襯底切成一定尺寸，充分清潔并干燥，作為生長COFs薄膜的襯底。然后將單體溶于有機溶劑配制成溶液。取幾滴溶液滴在干凈的襯底上，然后將襯底置于干燥器中(干燥器中預先放有裝著有機溶劑的玻璃容器)，關上干燥器。在室溫下反應幾天，得到COFs薄膜。

研磨法是將單體置于研缽中，通過機械研磨促使單體發生聚合反應，從而得到COFs。

越來越多的研究已經表明了COFs材料在氣體吸附與存儲、氣體分離、催化以及光電材料等領域有巨大的應用前景。為了擴大COFs的數量和應用，需要有更多的合成COFs的方法。本發明即給出了一種新的合成COFs的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用離子液體合成三維共價有機框架材料的方法。

一種利用離子液體合成三維共價有機框架材料的方法，該方法利用離子液體作為反應的溶劑或者模板劑，加入催化劑，真空密閉條件下，在一定溫度下進行醛胺縮合反應，反應得到三維共價有機框架材料。

該方法具體步驟為：

(1)將單體四(4-氨基苯基)金剛烷和對苯二醛，或者四(4-氨基)苯甲烷和聯苯二醛裝入Pyrex管中，加入離子液體；

(2)將Pyrex管置于超聲波清洗機中超聲20min時間，使單體均勻分散在離子液體中；

(3)向Pyrex管中加入乙酸催化劑；

(4)真空密封Pyrex管，并將其放置于一定溫度的烘箱中，反應一定時間；得到我們需要的COFs材料。