[發明專利]一種二維共價有機框架材料及其制備和應用

有效

• 申請號: 202010172871.7
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111269432B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 趙禮義;曹宇;許名飛
• 申請（專利權）人: 吉林中科研伸科技有限公司
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;H01M8/1016
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 許小東

1.一種二維共價有機框架材料，其特征在于，具有如下結構單元：

2.一種二維共價有機框架材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟，且以下步驟順次進行：

步驟一、將1,3,5-三(4-溴苯基)苯、三苯基膦，碘化亞銅，雙三苯基磷二氯化鈀，二異丙胺，1，4-二氧六環，三甲基硅基乙炔進行混合；反應結束后，得到中間體2；

步驟二、首先將氫氧化鈉和甲醇，攪拌溶解并降至室溫，加入所述中間體2和二氯甲烷；反應結束后旋干，得到粗產物為黃色固體；提純烘干，得到中間體3；

步驟三、將所述中間體3，4-溴-2羥基苯甲醛，四氫呋喃、二異丙胺、四三苯基膦鈀和碘化亞銅進行混合，充分反應后，萃取提純，得到中間體4；

步驟四、將所述中間體4、中間體5，1,4-二氧六環，三甲苯，冰醋酸水溶液和三氟乙酸混合并充分反應；反應結束后過濾提純，得到目標產物；

反應式如下：

3.根據權利要求2所述的一種二維共價有機框架材料的制備方法，其特征在于，所述步驟二、反應結束后旋干，得到粗產物為黃色固體；將黃色固體分散在去離子水中，用布氏漏斗過濾，濾餅用甲醇淋洗；淋洗后的濾餅在真空烘箱中烘干，得到中間體3。

4.根據權利要求2或3所述的一種二維共價有機框架材料的制備方法，其特征在于，所述步驟三、充分反應后，然后緩慢冷卻至室溫，旋干溶劑，在將其溶解在二氯甲烷中，用飽和氯化銨水溶液萃取有機相，萃取后的有機相干燥旋干；用乙酸乙酯/石油醚作為洗脫劑進行硅膠柱層析，得到中間體4。

5.根據權利要求4所述的一種二維共價有機框架材料的制備方法，其特征在于，所述步驟四、反應結束后緩慢降至室溫，用布氏漏斗過濾，濾餅依次用四氫呋喃、飽和碳酸鈉水溶液、丙酮進行淋洗，淋洗后得到的固體用索氏提取器進行提取，提取液旋干得到目標產物ET-17。

6.根據權利要求2所述的一種二維共價有機框架材料的制備方法，其特征在于，所述步驟一、步驟二和步驟三的反應體系均在氬氣保護下進行，且所述步驟四反應體系在氬氣保護下升溫至120度攪拌84小時。

7.一種如權利要求2-6中任意一項所制備的共價有機框架材料的應用，其特征在于，所述材料作為質子交換膜在燃料電池中的應用。

8.根據權利要求7所述的一種共價有機框架材料的應用，其特征在于，所述質子交換膜的制備方法如下：

將ET-17粉末分散在磷酸水溶液中浸泡，然后過濾，用去離子水沖洗至pH為中性，將其放置于真空烘箱中烘干，再均勻涂抹在鋁箔紙上，覆蓋上聚四氟乙烯薄膜，并通過輥壓機多次輥壓平整，然后室溫放置，將其從鋁箔紙上小心剝離，即得到柔性的質子交換膜。

9.根據權利要求8所述的一種共價有機框架材料的應用，其特征在于，所述的二維共價有機框架材料，電池的開路電壓在10個小時內保持在0.94伏；在電流密度為188mA/cm^-2時功率密度達到72mw/cm^-2。