[發明專利]一種制備共價有機框架材料薄膜的方法

在審

• 申請號: 201810279407.0
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108586778A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 楊桂花;張凱;陳嘉川;呂高金
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L87/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發明公開了一種制備共價有機框架材料薄膜的方法，其制備方法為，將具有二維結構的共價有機框架材料置于可密閉的玻璃容器中，加入易揮發性有機溶劑，密閉容器，進行超聲處理，將超聲后溶液噴涂或滴加在基材的光滑表面，待有機溶劑揮發后，再次噴涂或滴加溶液，重復操作多次。將共價有機框架薄膜均勻附著在多種基材表面，可滿足多領域大規模生產的要求，而且操作方法簡便易行。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種制備共價有機框架材料薄膜的方法。

背景技術

共價有機框架材料是由C，H，O，N，Si等輕質量元素通過共價鍵連接組成的多孔性結晶材料，由Yaghi等人在2005年發現(參考文獻Science,2005,310,1166.)根據連接單元的不同，共價有機框架材料包括硼酸類、亞胺類、酰亞胺類、苯腙類、三嗪類等。該材料具有孔道結構高度有序、孔徑尺寸可調控、比表面積高、化學穩定性和熱穩定性強、密度低、可功能化修飾、合成單元及方法多樣等特點，在氣體、液體分離,化學催化，有機光電器件等領域具有巨大的應用潛力。

然而，共價有機框架材料多以粉末的形態存在，難溶于水或多數有機溶劑，不利于進一步制造分離材料、催化材料及功能性器件等，給材料的廣泛應用帶來挑戰。將共價有機框架材料附著在其他材料表面，可以大大擴展該材料的應用范圍。目前，已經有將共價有機框架附著或制備在諸如單層石墨烯，金屬銀，α-Al₂O₃陶瓷等材料表面的報道，如中國專利104710191A公開了一種在α-Al₂O₃陶瓷表面生長共價有機框架薄膜的方法，具體的，先后以3-氨丙基三乙氧基硅烷和4-醛基苯硼酸對α-Al₂O₃陶瓷表面進行化學接枝改性，然后采用微波合成技術在其表面原位生長共價有機框架薄膜COF-5，但選用的基體材料價格昂貴或制備條件苛刻或制備方法復雜，不利于規模化生產應用。

發明內容

為了解決現有粉末狀共價有機框架材料存在的難溶于水或多數有機溶劑，不適于制造分離材料、催化材料及功能性器件的問題，發明人經長期的技術與實踐探索，從而提供一種制備共價有機框架材料薄膜的簡易方法，實現共價有機框架薄膜均勻附著在多種材料表面，有效擴展共價有機框架材料的應用范圍，同時本申請制備工藝簡單，反應條件溫和，具有廣闊的工業化應用前景。

本發明的目的之一在于提供一種制備共價有機框架材料薄膜的方法。

本發明的目的之二在于提供上述制備方法得到的共價有機框架材料薄膜。

本發明的目的之三在于提供上述共價有機框架材料薄膜的應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種制備共價有機框架材料薄膜的方法，所述方法包括：

取二維共價有機框架材料，置于可密閉容器中，向其中加入易揮發性有機溶劑，密閉容器，進行超聲處理，將超聲后溶液滴加或噴涂在載體材料表面，待有機溶劑揮發后，再次滴加或噴涂溶液，重復操作多次即得共價有機框架材料薄膜。

進一步的，所述的二維共價有機框架材料具有層狀結構，包括但不限于COF-1、COF-5、COF-LZU、ACOF-1；

進一步的，所述易揮發性有機溶劑為沸點低，常溫常壓下易揮發的有機溶劑，包括但不限于烷烴、烯烴、芳烴、鹵烴、酯、醛、酮；更進一步的，所述易揮發性有機溶劑為二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、四氫呋喃中的任一種；

進一步的，所述二維共價有機框架材料在易揮發性有機溶劑中的配比濃度為0.2～0.6mg/mL；

進一步的，所述超聲處理條件為：超聲頻率大于20000Hz，超聲時間為20～40min；