[發明專利]一種多孔COFs塊材及其在同分異構體分離中的應用

有效

• 申請號: 202010112186.5
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111205475B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 彭軍霞;李薇;呂潔麗;宋澤濤
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01J20/22;B01D59/26;B01J20/30;C07C201/16;C07C205/06;C07C205/12
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種多孔COFs塊材及其在同分異構體分離中的應用，先將2,4,6?三(4?氨基苯基)?1,3,5?三嗪(TAPT)和二甲醛類單體通過Shiff?base反應制備雙親性COFs顆粒，然后利用雙親性COFs顆粒為表面活性劑制備O/W型Pickering乳液，再以Pickering乳液為模板，通過冷凍干燥制備成多孔COFs塊材。本發明多孔COFs塊材良好的化學穩定性和熱穩定性，孔隙率可調、密度可控，且具有較好力學性質可切割成不同幾何形狀的材料，能夠實現2?硝基甲苯、4?硝基甲苯及2?氯硝基苯、4?氯硝基苯等同分異構體的有效分離，分離回收效率可以達到80％左右，分離后的多孔COFs塊材可以循環使用。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種多孔COFs塊材，以及該材料在高效率分離同分異構體方面的應用。

背景技術

多孔材料因其比表面積大、密度低、質地輕以及結構多樣等特點，因此在催化、分離、新興能源和健康技術等領域中發揮著越來越重要的作用。隨著人類社會進步和科學技術的發展，多孔材料被不斷賦予新的要求，以滿足人類的需要。多孔材料經歷了由天然獲取到人工合成、由無機多孔到有機無機摻雜多孔再到多孔有機材料的發展歷程。共價有機骨架(COFs)是以輕元素C、O、N和B等通過可逆共價鍵相連而成的有序晶態多孔材料。COFs可以通過單體的分子設計調整孔道尺寸、孔道結構和表面化學性質。由于其具有高化學穩定性、高比表面積、高度有序等優點，從而在氣體儲存、光電和催化等領域中具有卓越的應用前景。自2005年Yaghi課題組首次報導COFs以來，這個領域已經獲得了快速發展。COFs材料一般是由結構剛性的單體反應而得，因而所得產物主要為粉末形態存在。但是，COFs粉末溶解度極低，給后序加工應用帶來很大的困難。因此，如何制備COFs并將其加工成可應用的材料形式尤為重要。

同分異構體由于相同的分子式和相同的化學鍵，往往有著相同或相似的化學性質，在有機化合物中種類極其繁多數量巨大，但是在作為合成中間體或者功能分子的時候需要明確的分子結構，因此這類化合物的分離面臨更多的困難和挑戰。傳統的方法有普通精餾法、熔融結晶法、凝固點法、氣相色譜法，但是經常遇到能耗過高和分離效果不理想的問題。例如，2-硝基甲苯、4-硝基甲苯及2-氯硝基苯、4-氯硝基苯等同分異構體是一類重要的有機合成中間體，在合成醫藥、農藥及染料等領域有廣泛的應用。對它們的分離目前主要以高能耗的精餾為主要手段，因此發展此類化合物同分異構體的高效和綠色分離具有重要的研究意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種多孔COFs塊材，以及該塊材在高效率分離同分異構體方面的應用。

為了達到上述目的，本發明多孔COFs塊材由下述方法制備得到：

1、制備雙親性COFs顆粒

以1,2-二氯苯和均三甲苯為混合溶劑，在無水無氧條件下，將2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪和式I所示二甲醛類單體在100～130℃下靜置反應5～7天，離心分離沉淀物，用無水四氫呋喃洗滌，通過索氏提取器萃取，產物真空干燥，得到結構單元為式II所示的雙親性COFs顆粒；

式I和II中，R代表H或C₁～C₃烷基。

2、制備O/W型Pickering乳液

在室溫條件下，以含雙親膽固醇的均三甲苯為油相、質量濃度為1％～3％的聚乙烯醇水溶液為水相、步驟1制備的雙親性COFs顆粒為表面活性劑，制備成O/W型Pickering乳液，所述O/W型Pickering乳液中水相的體積含量為30％～70％、雙親性COFs顆粒的含量為0.02～0.05g/mL、雙親膽固醇的含量為0.006～0.009g/mL；其中所述的雙親膽固醇的結構式如下所示：

式中n為4～10的整數。