[發(fā)明專利]一種通過(guò)合成后修飾使COFs薄膜實(shí)現(xiàn)高效分離氣體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011401544.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112679781B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王博;馮霄;井雪純
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué);北京理工大學(xué)前沿技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C08J7/12
• 分類號(hào): C08J7/12;C08J5/18;C08L87/00;B01D71/78;B01D71/82;B01D69/02;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 北京中南長(zhǎng)風(fēng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11674
• 代理人: 穆麗紅

1.一種通過(guò)合成后修飾使COFs薄膜實(shí)現(xiàn)高效分離氣體的方法，其特征在于，COFs薄膜材料是在有機(jī)溶液與玻璃瓶壁之間的界面反應(yīng)形成的；將瓶壁上的膜剝落后，通過(guò)“點(diǎn)擊反應(yīng)”對(duì)其進(jìn)行合成后修飾，并引入金屬離子與接枝分子進(jìn)行螯合配位，從而實(shí)現(xiàn)有效地分割COFs薄膜的孔道；具體方法如下：

(1)制備COFs薄膜：將溶液A和溶液B放入溫度為10℃～15℃瓶中反應(yīng)7d～15d；玻璃瓶壁上生成COFs薄膜材料，棄去反應(yīng)液后再依次加入乙酸乙酯、四氫呋喃、去離子水中浸泡洗滌，再加入氫氧化鈉浸泡COFs薄膜從瓶壁上脫落并取出，再用去離子水和乙醇對(duì)COFs薄膜材料進(jìn)行浸泡洗滌后干燥；

所述的溶液A為三氟甲基磺酸鈧和溶劑Ⅰ配制而成，溶劑Ⅰ為去離子水；

所述的溶液B為氨基芳香族化合物、芳香醛基類化合物和溶劑Ⅱ配制而成，溶劑Ⅱ?yàn)橐宜嵋阴ィ?/p>

(2)COFs薄膜合成后修飾：

a)疊氮基化合物體系修飾：

首先，配制混合劑：異丙醇：去離子水＝1:1的混合體系；用混合溶劑溶解疊氮基化合物、抗壞血酸、無(wú)水CuSO₄；

其次將步驟(1)中得到的COFs薄膜置于溶有疊氮基化合物的溶液體系中浸泡；再將溶有抗壞血酸以及無(wú)水CuSO₄的溶液充分混合加入到疊氮基化合物的溶液體系恒溫振蕩12h～24h；

再次將COFs薄膜從溶液中夾出，使用四氫呋喃對(duì)其進(jìn)行浸泡洗滌并干燥；

最后，將膜浸泡于金屬鹽溶液，后取出干燥得最終產(chǎn)物；

b)巰基化合物體系

首先：將步驟(1)中得到的COFs薄膜加入偶氮二異丁腈，封口后進(jìn)行除水除氧處理，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下用注射器加入經(jīng)氮?dú)夤呐萏幚淼膸€基化合物和四氫呋喃混合溶液；

其次,COFs薄膜從溶液中夾出，使用四氫呋喃對(duì)其進(jìn)行浸泡洗滌并干燥；

最后，用紫外燈對(duì)干燥后的COFs薄膜進(jìn)行照射實(shí)現(xiàn)二次交聯(lián)得最終產(chǎn)物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使COFs薄膜實(shí)現(xiàn)高效分離氣體的方法，其特征在于，所述氨基芳香族化合物為1,3,5-三(4-氨基苯基)苯，所述芳香醛基類化合物為2,5-雙(丙-2-炔-1-基氧基)對(duì)苯二甲醛。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種使COFs薄膜實(shí)現(xiàn)高效分離氣體的方法，其特征在于，氨基芳香族化合物中氨基的摩爾數(shù)與芳香醛基類化合物中醛基的摩爾數(shù)比為1:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種使COFs薄膜實(shí)現(xiàn)高效分離氣體的方法，其特征在于，氨基芳香族化合物在溶劑Ⅱ中的濃度為1～4μM/mL，芳香醛基類化合物在溶劑Ⅱ中的濃度為1.5～6μM/mL，三氟甲基磺酸鈧在溶劑Ⅰ中的濃度為0.5～2μM/mL。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種使COFs薄膜實(shí)現(xiàn)高效分離氣體的方法，其特征在于，氨基芳香族化合物在溶劑Ⅱ中的濃度為2μM/mL；芳香醛基類化合物在溶劑Ⅱ中的濃度為3μM/mL。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種使COFs薄膜實(shí)現(xiàn)高效分離氣體的方法，其特征在于，離子水和乙醇對(duì)COFs薄膜材料進(jìn)行浸泡洗滌3～5次，所述的干燥是60℃真空條件下12h以上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使COFs薄膜實(shí)現(xiàn)高效分離氣體的方法，其特征在于，所述疊氮基化合物為對(duì)疊氮苯甲酸、N₃-PEG₆₀₀-N₃以及苯磺酸2,2'-(1,2-亞乙二基)雙[5-疊氮基-鈉鹽]任一種，疊氮基化合物在混合溶劑中的濃度為0.27～12μM/mL，抗壞血酸在混合溶劑中的濃度為0.27～12μM/mL，無(wú)水CuSO₄在混合溶劑中的濃度為0.108～4.8μM/mL。