[發(fā)明專利]一種咪唑功能化的共價三嗪框架材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010175663.2
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111286024B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 代威力;毛培;李兵;張書渠;楊麗霞;羅勝聯(lián);羅旭彪;鄒建
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;B01J31/06;C07C69/96;C07C68/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發(fā)明提供了一種咪唑功能化的共價三嗪框架材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的咪唑功能化的共價三嗪框架材料具有式I所示結(jié)構(gòu)的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，其中，共價三嗪框架中含有豐富的的氮，其具有的介孔結(jié)構(gòu)有助底物的擴(kuò)散，充分發(fā)揮活性位點的作用。在無助催化劑的協(xié)助下，僅以共價三嗪框架作為催化劑催化二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷的環(huán)加成反應(yīng)時，環(huán)氧氯丙烷很難開環(huán)，催化效果不明顯。而本發(fā)明提供的咪唑功能化的共價三嗪框架材料中引入了咪唑基團(tuán)，咪唑基團(tuán)具有一定親核能力，可以進(jìn)攻環(huán)氧化物，導(dǎo)致環(huán)氧化物的開環(huán)，且還能夠活化二氧化碳，無需添加其他助催化劑即可實現(xiàn)對二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷環(huán)加成反應(yīng)的高效催化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種咪唑功能化的共價三嗪框架材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

共價三嗪框架材料(CTF)是近年來新發(fā)展起來的一類多孔有機材料，這種材料由于具備極大的比表面積、均勻的多孔結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在氣體存儲與分離、吸附、催化等技術(shù)領(lǐng)域。例如，文獻(xiàn)1(Arindam Modak,Malay Pramanik,ShinjiInagaki and Asim Bhaumik,J.Mater.Chem.A,2014,2,11642-11650.)公開了一種新型三嗪功能化卟啉基多孔有機聚合物TPOP-1，是在FeCl₃存在下，4,4′,4′-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三苯基)三(氧)苯甲醛和吡咯在冰醋酸中的水熱反應(yīng)得到，該共價三嗪框架材料表現(xiàn)出良好的CO₂儲存能力。文獻(xiàn)(Yan He,Qinqin Liu,Fei Liu,Chensheng Huang,Changjun Peng,Qiang Yang,Hualin Wang,Jun Hu,Honglai Liu,Micropor.Mesopor.Mat.,2016,233,10-15.)公開了一種三聚氯氰與芳香化合物的付克烷基化反應(yīng)合成的共價三嗪骨架結(jié)構(gòu)，對于去除水溶液中的Cu(II)具有很好的效果。中國專利CN 109880087 A公開了一種具有三苯胺結(jié)構(gòu)的共價三嗪有機框架材料CTF-TPN和CTF-TDPN，其是以將4,4',4”-硝基三(氨基甲脒)氯化物分別和帶有不同長度苯環(huán)鏈的1,4-苯基二甲醛或4,4'-聯(lián)苯基二甲醛縮合得到，對于光催化CO₂還原為CO具有很好的催化性能。然而，上述共價三嗪框架材料大多是用于吸附CO₂、光催化CO₂還原為CO或吸附重金屬，而對于二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷的環(huán)加成反應(yīng)的催化性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種咪唑功能化的共價三嗪框架材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的咪唑功能化的共價三嗪框架材料對于二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷的環(huán)加成反應(yīng)的催化性能優(yōu)異。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種咪唑功能化的共價三嗪框架材料，具有式I所示結(jié)構(gòu)的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元：

式I中波浪線表示重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。

本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述咪唑功能化的共價三嗪框架材料的制備方法，包括以下步驟：

將共價三嗪框架、N,N'-羰基二咪唑和呋喃類有機溶劑混合，進(jìn)行加成反應(yīng)，得到咪唑功能化的共價三嗪框架材料；

所述共價三嗪框架的具有式II所示結(jié)構(gòu)的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元：

式II中波浪線表示重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。

優(yōu)選的，所述共價三嗪框架和N,N'-羰基二咪唑的質(zhì)量比為1：(1.5～2.2)。

優(yōu)選的，所述加成反應(yīng)的溫度為60～70℃，時間為12～48h。