[發明專利]一種基于Salen結構共價有機骨架材料的制備與用途

在審

• 申請號: 202011385957.4
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112480132A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 張鳳鳴;張洪語;楊延;丁為民
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C07D487/22
• 分類號: C07D487/22;C07D487/18;B01J31/02;B01J31/06;C01B32/40;C08G12/06
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本發明屬于共價有機框架材料領域，具體涉及一種基于Salen結構共價有機骨架材料的制備以及該材料的用途。其結構單元屬于六方晶系P3空間群，晶胞參數a為b為c為α為90°、β為90°、γ為120°，六邊形孔道的平均孔徑為由于材料結構的獨特性導致其可作為光催化劑，在可見光驅動下直接進行氣固催化反應將二氧化碳還原為一氧化碳。

技術領域

本發明屬于共價有機骨架材料領域，具體涉及一種基于Salen結構共價有機骨架材料的制備以及其在光催化氣固二氧化碳還原中的應用。

背景技術

近年來，化石燃料作為主要能源被迅速消耗的同時也釋放出大量的二氧化碳，不斷地消耗不可再生能源造成的環境污染和溫室效應已成為全球性問題。可見光驅動將二氧化碳轉化為燃料前體(一氧化碳，甲酸等)，而可行的燃料(甲烷，乙醇等)代替化石能源可能是未來重要的綠色環保措施和可持續發展手段。因此，開發穩定環保的光催化劑已成為近些年的熱點研究方向。

二維共價有機骨架材料是典型的多孔晶體材料，它是具有強π-π堆積特性并通過強共價鍵連接的剛性骨架。由于其穩定的化學結構，強大的可見光吸收能力和出色的電子傳輸能力，它在許多領域(例如儲能，催化反應和電化學)中發揮著重要作用。合理設計共價有機框架材料的結構可以對特定反應起到關鍵作用。最有特色的孔隙率和可見光吸收能力將共價有機框架材料的應用擴展到了光催化二氧化碳還原方向。最近，一些二維共價有機骨架材料已被應用于將金屬離子安裝到框架上以進行二氧化碳的光還原，例如具有卟啉和聯吡啶單元的共價有機框架結構。迄今為止的光催化二氧化碳還原多為氣液兩相的催化反應，而氣固兩項的催化反應更接近于實際應用。但是目前氣固光催化二氧化碳還原仍然處于初級階段。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于Salen結構共價有機骨架材料的制備方法和在光催化氣固二氧化碳還原中的應用。

本發明采用的技術方案為：

一種基于Salen結構共價有機骨架材料，其特征在于結構單元屬于六方晶系P3空間群，晶胞參數a為b為c為α為90°、β為90°、γ為120°，六邊形孔道的平均孔徑為

上面所述的基于Salen結構共價有機骨架材料的制備方法，其特征為包括以下步驟：(1)將1,3,5-三嗪-2,4,6-三(4’-羥基-5’-甲酰基)苯、乙二胺、二甲基亞砜和乙醇依次加入到一根Pyrex管中，超聲1小時后加入乙酸水溶液，并進行三次液氮冷凍脫氣操作以實現反應體系的真空無氧條件；將經過脫氣操作的Pyrex管自然解凍后放入的烘箱中120～150℃加熱進行反應，72～120小時后關閉烘箱，使其自然冷卻至室溫。

(2)過濾步驟(1)中得到的粗產物，并用N,N-二甲基甲酰胺和乙醇多次洗滌至濾液為無色。分別使用甲醇和丙酮進行溶劑交換，在100～150℃真空干燥箱中保持24～48小時蒸發溶劑后，得到黃色粉末狀的基于Salen結構的共價有機框架材料。

步驟(1)中稱取物質的量比為2:3～3:2的1,3,5-三嗪-2,4,6-三(4’-羥基-5’-甲酰基)苯與乙二胺至真空管中。

步驟(1)中取摩爾比為1:2～2:1的二甲基亞砜和乙醇于管中。

步驟(1)中所述的乙酸的物質的量的濃度為5-6mol L^-1，加入的乙酸的體積為0.3～0.5mL。

本發明的有益效果為：

基于Salen結構共價有機骨架材料，由于材料結構的獨特性導致其可作為光催化劑進行氣固光催化反應，將二氧化碳還原為一氧化碳。

附圖說明：

圖1本發明具體實施例1的合成路線圖；

圖2本發明具體實施例1的X射線粉末衍射圖；

圖3本發明具體實施例1的紅外光譜圖；

圖4本發明具體實施例1的光催化氣固二氧化碳還原性能圖。

具體實施方式：