[發(fā)明專利]一種新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接二維共價有機框架材料的制備

在審

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• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110117361A
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊照地;楊春花
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接二維共價有機框架材料制備方法，本發(fā)明合成的新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接的二維共價有機框架材料不僅在類石墨烯單層內(nèi)具有高度平面的剛性結(jié)構(gòu)，而且在層與層之間亦高度共軛。本發(fā)明合成方法為溶劑熱法，操作簡單安全，且為分子水平的反應(yīng),合成的產(chǎn)物更有序、更穩(wěn)定。本產(chǎn)品以三亞苯?2,3,6,7,10,11?六胺六鹽酸鹽、六酮環(huán)己烷八水合物為原料，且在1,4?二氧六環(huán)、1,3,5?均三甲苯為有機溶劑，乙酸用來調(diào)節(jié)酸性環(huán)境的情況下，使用溶劑熱法成功制備了新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接二維共價有機框架材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接二維共價有機框架材料的制備。

背景技術(shù)

新材料的設(shè)計、制備以及結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究一直是材料科學(xué)，化學(xué)以及物理學(xué)的前沿領(lǐng)域。石墨烯自發(fā)現(xiàn)以來，由于其單原子的厚度和獨特的二維平面結(jié)構(gòu)，半金屬性的能帶結(jié)構(gòu)以及高的載流子遷移率在光電子領(lǐng)域表現(xiàn)出了潛在的應(yīng)用前景，被認為是硅基半導(dǎo)體后摩爾定律時代的新型電子材料。但石墨烯的零帶隙限制了它的實際應(yīng)用，設(shè)計和制備出具有可調(diào)節(jié)帶隙的類石墨烯新材料成為近年來材料學(xué)、化學(xué)、物理等學(xué)科的又一熱點。二維共價有機框架材料是通過強的共價鍵連接的類石墨烯二維有序孔狀晶體結(jié)構(gòu)，具有可控的組成，拓撲結(jié)構(gòu)和孔尺寸，已被證實在能量存儲與轉(zhuǎn)換，氣體存儲與分離，催化等方面表現(xiàn)出潛在應(yīng)用。由于二維共價有機框架材料在原子尺度上的三維有序性，更使得它在電荷轉(zhuǎn)移與分離以及半導(dǎo)體等有機光電子領(lǐng)域表現(xiàn)出突出的應(yīng)用前景和研究價值。然而，一些典型的亞胺鍵等方式連接的二維共價有機框架材料缺少片層內(nèi)π-π共軛和化學(xué)穩(wěn)定性，限制了它們的實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接二維共價有機框架材料的制備方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在密閉、真空的試管中，加入有機溶劑，反應(yīng)環(huán)境調(diào)節(jié)劑及兩種反應(yīng)單體，溶劑熱法合成一種新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接二維共價有機框架材料。

一種新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接二維共價有機框架材料，由反應(yīng)單體三亞苯-2,3,6,7,10,11-六胺六鹽酸鹽和六酮環(huán)己烷八水合物、有機溶劑、反應(yīng)環(huán)境調(diào)節(jié)劑制備而成；所述的反應(yīng)單體三亞苯-2,3,6,7,10,11-六胺六鹽酸鹽與六酮環(huán)己烷八水合物的質(zhì)量比為25.5mg:25.0mg；所述的反應(yīng)單體的總質(zhì)量與有機溶劑的總體積比為50.5mg:3mL；所述的有機溶劑與反應(yīng)環(huán)境調(diào)節(jié)劑的體積比為3mL:0.5mL；

一種新型結(jié)構(gòu)的吩嗪連接二維共價有機框架材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、在室溫下，將三亞苯-2,3,6,7,10,11-六胺六鹽酸鹽和六酮環(huán)己烷八水合物進行充分研磨，將該混合物加入1,4-二氧六環(huán)與1,3,5-均三甲苯的有機溶劑混合液中，在25℃下超聲處理30min，加入4mol/L的乙酸，得到分散液；所述的1,4-二氧六環(huán)與1,3,5-均三甲苯的體積比為1.5mL:1.5mL；所述的有機溶劑混合液與4mol/L乙酸的體積比為3mL:0.5mL；所述的混合物的質(zhì)量與有機溶劑混合液的體積比為50.5mg:3 mL；

二、對分散液進行三次通氮氣--抽真空后，使用冷凍--解凍進行脫氣，本操作重復(fù)三次；將完成脫氣的分散液放入150℃烘箱中反應(yīng)72h，等烘箱溫度降到常溫后取出試管，得到粗反應(yīng)產(chǎn)物；

三、對步驟二得到的反應(yīng)產(chǎn)物用四氫呋喃進行過濾洗滌，自然晾干后得到棕黑色固體產(chǎn)物；將固體產(chǎn)物用四氫呋喃進行索氏提取，至流出液體為無色時停止；將得到的固體產(chǎn)物在100℃下真空干燥24h，即得純凈的C：N為4:1的吩嗪連接的二維共價有機框架新材料。