[發明專利]一種共價有機骨架材料的加熱回流制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110429979.4
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113072673A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李靜;郝澤坤;馮少凡;胡樂;李征
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C08G12/30
• 分類號: C08G12/30;B01J31/06;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明為一種共價有機骨架材料的加熱回流制備方法及應用。該方法包括以下步驟：將1,3,5?三醛基間苯三酚、2,4,6?三(4?氨基苯基)?1,3,5?三嗪和四氫呋喃溶劑加入到反應器中，超聲0.5～1.5min；磁力攪拌下，將反應器升溫回流反應3～24h；反應結束后，自然卻至室溫，蒸發去除溶劑后，得到共價有機骨架材料(TPTT)；該材料可以用于光催化有機污染物廢水處理。本發明簡單、快速、高效，得到的共價有機框架材料具有良好的光催化降解性能。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，涉及一種加熱回流法制備基于單體1,3,5-三醛基間苯三酚和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪的共價有機骨架光催化劑的方法和應用。

背景技術

隨著經濟和工業的發展，化石能源的不斷消耗使人類面臨著能源短缺的重大問題。為了實現經濟的可持續發展，尋找和開發綠色、環保的新能源成為人類生存和發展亟待解決的重要課題。在眾多可用的新能源中，太陽能具有取之不盡、用之不竭而且清潔無污染等特點，因此，高效利用太陽能是解決當前能源短缺的重要手段之一。同時，環境污染也時刻危害著自然界的生存和發展，其中，未經處理排放的印染廢水因其具有毒性、致癌性和難降解等性質對水環境造成嚴重污染。因此水處理人員采用生物法、吸附法和高級氧化法等方法降解和去除廢水中的有機染料。在這些方法中，光催化技術作為一項綠色和高效環保技術，被認為是處理難降解有機廢水的有效手段。它可以利用太陽能實現對污染物的徹底降解，具有效率高、成本低和無二次污染的的優點，被認為是一種綠色處理方法，因此，光催化引起了世界各國科學研究者的廣泛關注。

傳統光催化劑主要有金屬氧化物、硫化物及非金屬化合物如石墨相氮化碳等，隨著人們對光催化劑的不斷研究與開發，新興半導體材料如金屬有機骨架和共價有機骨架(COFs)因具有更好地光響應能力和更窄的帯隙結構而被廣泛研究。其中COFs是由輕質元素通過共價鍵連接而形成的一類多孔晶體材料，它具有高穩定性、孔道豐富和結構規整等特點，此外，它還可以預先選擇單體分子來實現材料的功能化應用，因此在儲能和催化方面展現出了良好的應用潛能。

目前制備COFs最常用的方法是溶劑熱法，該方法需要將原料、溶劑和催化劑混合裝于特制試管中，在超低溫液氮中經過冷凍-抽氣-解凍多次循環過程后經火焰噴槍密封試管，最后放置于烘箱中高溫反應。此方法不僅制備時間長(通長72h)，而且所需條件苛刻(高溫、高壓)，不利于材料的進一步發展和應用。因此需要開發一種快速、操作簡便的COFs制備方法。

發明內容

本發明的目的為針對當前技術中存在的不足，提供一種共價有機骨架材料的加熱回流制備方法及應用。該方法以1,3,5-三醛基間苯三酚和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪為原料，四氫呋喃為溶劑，通過加熱回流法，在較低的回流溫度下，能夠快速制備出材料；本發明簡單、快速、高效，得到的共價有機框架材料具有良好的光催化降解性能。

本發明的目的采用以下技術方案實現：

一種共價有機骨架材料的加熱回流制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)將1,3,5-三醛基間苯三酚、2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪和四氫呋喃溶劑加入到帶有冷凝、油浴裝置的反應器中，超聲0.5～1.5min；

其中，1,3,5-三醛基間苯三酚和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪的摩爾比為1:1；每20mL四氫呋喃加入0.2～0.5毫摩爾1,3,5-三醛基間苯三酚；

(2)磁力攪拌下，將反應器升溫回流反應3～24h；

(3)反應結束后，自然卻至室溫，蒸發去除溶劑后，得到共價有機骨架材料；

步驟(2)中反應溫度優選為70-90℃；

步驟(2)中所述的磁力攪拌的轉速為5-15rpm；