[發(fā)明專利]一種共價三嗪有機(jī)框架材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011030964.2
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112023981B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱世平;黃凌琪;朱賀
• 申請（專利權(quán)）人: 香港中文大學(xué)（深圳）
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J32/00;B01J35/10;B01J20/22
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張麗

本發(fā)明提供一種共價三嗪有機(jī)框架材料及其制備方法和應(yīng)用，所述制備方法包括：將包括共價三嗪有機(jī)框架材料前驅(qū)體、第一溶劑和催化劑在內(nèi)的原料混合后反應(yīng)；將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行固液分離。本發(fā)明的制備方法通過引入第一溶劑，適當(dāng)?shù)慕档土朔磻?yīng)速率以及反應(yīng)體系粘度，拉低了三嗪中間產(chǎn)物和催化劑之間的強(qiáng)作用力，使得三嗪中間產(chǎn)物可通過共軛作用充分地進(jìn)行分子運(yùn)動成核，易于得到結(jié)晶型CTF材料；而且該制備方法操作安全、便捷，對反應(yīng)器件、反應(yīng)條件要求較低，易于批量合成；且制備得到的CTF材料兼具高結(jié)晶性和良好的熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)材料領(lǐng)域，尤其涉及一種共價三嗪有機(jī)框架材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

共價三嗪有機(jī)框架(CTF)材料是通過共價鍵鍵合的具有穩(wěn)定骨架結(jié)構(gòu)的多孔材料，具有較高的熱穩(wěn)定共價三嗪有機(jī)框架性和化學(xué)穩(wěn)定性。CTF材料主要分結(jié)晶型和無定型，相比無定型的CTF材料，結(jié)晶型CTF材料因具有較好的規(guī)整性，在光電、異相催化、電化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

制備結(jié)晶型CTF材料目前主要有高溫離子熱法和溶液反應(yīng)法。其中，高溫離子熱法需要將反應(yīng)物和催化劑置于經(jīng)過嚴(yán)格除水除氧的密封玻璃管內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，且反應(yīng)溫度需達(dá)到250-400℃反應(yīng)得到CTF材料；而溶液反應(yīng)法則需在持續(xù)加熱攪拌下滴加反應(yīng)物，經(jīng)過回流反應(yīng)以及后續(xù)復(fù)雜提純工藝最終得到CTF材料。上述這些方法在制備過程中均存在一定的危險性和復(fù)雜性，且對設(shè)備條件需求較高，無法較好的大批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種共價三嗪有機(jī)框架材料及其制備方法和應(yīng)用，該制備方法通過引入第一溶劑，適當(dāng)?shù)慕档土朔磻?yīng)速率以及反應(yīng)體系粘度，拉低了三嗪中間產(chǎn)物和催化劑之間的強(qiáng)作用力，使得三嗪中間產(chǎn)物可通過共軛作用充分地進(jìn)行分子運(yùn)動成核，易于得到結(jié)晶型CTF材料；而且該制備方法操作安全、便捷，對反應(yīng)器件、反應(yīng)條件要求較低，易于批量合成；且制備得到的CTF材料兼具高結(jié)晶性和良好的熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種共價三嗪有機(jī)框架材料的制備方法，包括：

將包括共價三嗪有機(jī)框架材料前驅(qū)體、第一溶劑和催化劑在內(nèi)的原料混合后反應(yīng)；

將所述反應(yīng)后的混合物進(jìn)行固液分離。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述催化劑包括三氟甲磺酸；

優(yōu)選地，所述催化劑的用量為所述共價三嗪有機(jī)框架材料前驅(qū)體總質(zhì)量的1.4-2.4倍；

優(yōu)選地，所述第一溶劑包括二氯甲烷、苯和甲苯中的至少一種；

優(yōu)選地，所述第一溶劑的用量為所述共價三嗪有機(jī)框架材料前驅(qū)體總質(zhì)量的4-10倍。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述共價三嗪有機(jī)框架材料前驅(qū)體包括對苯二腈、甲基對苯二腈、間苯二甲腈、1,3,5-苯三腈和2,5-二氰基噻吩中的至少一種。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述反應(yīng)在密閉條件下進(jìn)行。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述反應(yīng)的溫度為30-80℃；所述反應(yīng)的時間為6-48h。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述固液分離之前還包括：將所述混合物與第二溶劑混合；

優(yōu)選地，所述第二溶劑包括二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮和水中的至少一種；

優(yōu)選地，將所述固液分離得到的固體與所述第二溶劑混合，然后再進(jìn)行固液分離，重復(fù)此步驟2-5次。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述固液分離包括離心分離和過濾中的至少一種；

優(yōu)選地，所述離心分離的轉(zhuǎn)速為5000-8000rpm，時間為15-25min；