[發(fā)明專利]低溫快速制備二維共價有機框架材料的方法及二維共價有機框架材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010768755.1
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111808282A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫兵;馮甜甜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

本發(fā)明涉及有機材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種低溫快速制備二維共價有機框架材料的方法及二維共價有機框架材料。該材料由芳香胺與芳香醛在0℃?室溫下反應(yīng)得到；其中，所述芳香胺為1,4?苯二胺、1,4?聯(lián)苯二胺、4,4',4”?(1,3,5?三嗪?2,4,6?三基)三苯胺、1,3,5?三(4?氨苯基)苯、三(4?氨基苯基)胺、四(4?氨基苯基)卟啉、四(4?氨基苯基)甲烷和四(4?氨基苯基)乙烯中的一種或多種；所述芳香醛為含有吡啶、吩嗪結(jié)構(gòu)的芳香醛，3,3'?聯(lián)吡啶?6,6'?二甲醛、2,2'?聯(lián)吡啶?5,5'?二甲醛，5,5',5”?(苯基?1,3,5?三基)三吡啶醛，6,6',6”?(苯基?1,3,5?三基)三吡啶醛，2,5?二甲酰基吩嗪中的一種或多種；所述芳香胺與所述芳香醛的摩爾比為(0.1–10):1。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種低溫快速制備二維共價有機框架材料的方法及二維共價有機框架材料。

背景技術(shù)

二維共價有機框架材料(covalent organic framework，COF)是一類由有機單體分子以共價鍵的形式連接形成的材料，其具有一定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高結(jié)晶性。由于有機分子結(jié)構(gòu)的多樣性及可設(shè)計性，通過有機單體分子的設(shè)計和選擇，可以實現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)豐富、孔結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)、孔道可修飾、功能性多樣化的二維共價有機框架材料的調(diào)控合成。與分子組裝體系相比，以共價鍵連接的二維共價有機框架材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。與無機多孔材料或金屬有機框架等材料相比，二維共價有機框架材料具有質(zhì)量輕、密度小、比表面積高等特點。與聚合物材料相比，二維共價有機框架材料具有較高的結(jié)晶性、有序的長程堆積結(jié)構(gòu)。并且，基于共軛有機分子或共軛連接單元構(gòu)筑的二維共價有機框架材料還可以表現(xiàn)出較高的載流子遷移率、優(yōu)異的光電化學(xué)及光電子學(xué)性能、快速的電子或離子傳輸性質(zhì)。因此，二維共價有機框架材料在氣體的吸附與分離、污染物處理、熒光檢測、藥物負(fù)載與輸運、離子傳輸、光電催化、異相催化、能源存儲、光電子器件等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

目前用于二維共價有機框架材料的制備方法最普遍的是溶劑熱法，此外還有微波輔助合成法、熱回流合成法、離子熱合成法、界面輔助合成法、機械合成法等。這些方法一般需要較高的反應(yīng)溫度(≥90℃)、較長的反應(yīng)時間(數(shù)小時至數(shù)天不等)或復(fù)雜的操作過程等條件。因此，亟需一種反應(yīng)條件溫和，制備效率高的制備二維共價有機框架材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種低溫快速制備二維共價有機框架材料的方法以及二維共價有機框架材料。該方法具有操作簡單、反應(yīng)條件溫和、合成速度快、制備效率高的特點。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種二維共價有機框架材料，由芳香胺與芳香醛在0℃-室溫下反應(yīng)得到；其中，

所述芳香胺為以下化合物中的一種或多種：

1,4-苯二胺、1,4-聯(lián)苯二胺、4,4',4”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺、1,3,5-三(4-氨苯基)苯、三(4-氨基苯基)胺、四(4-氨基苯基)卟啉、四(4-氨基苯基)甲烷和四(4-氨基苯基)乙烯；

所述芳香醛為以下化合物中的一種或多種：

含有吡啶、吩嗪結(jié)構(gòu)的芳香醛，3,3'-聯(lián)吡啶-6,6'-二甲醛、2,2'-聯(lián)吡啶-5,5'-二甲醛，5,5',5”-(苯基-1,3,5-三基)三吡啶醛，6,6',6”-(苯基-1,3,5-三基)三吡啶醛，2,5-二甲酰基吩嗪；

所述芳香胺與所述芳香醛的摩爾比為(0.1–10):1。

在一個實施例中，所述二維共價有機框架材料包括如式Ⅰ所示結(jié)構(gòu)：

在一個實施例中，所述二維共價有機框架材料包括如式Ⅱ所示結(jié)構(gòu)：

在一個實施例中，所述二維共價有機框架材料包括如式Ⅲ所示結(jié)構(gòu)：