[發明專利]苯并噻唑類共價有機框架材料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202111097624.6
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113788920A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 寧靜;周生祥;郝龍
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: C08G12/08
• 分類號: C08G12/08;C01B32/05;H01G11/24;H01G11/34;B01J20/22;B01J20/30;B01J20/28;B01D53/02
• 代理公司: 山東三邦知識產權代理事務所(普通合伙) 37308
• 代理人: 肖太升;張立得

本發明公開了苯并噻唑類共價有機框架材料、其制備方法及應用，屬于材料制備技術領域。本發明所述的苯并噻唑類共價有機框架材料，是由6,6’?聯苯并噻唑?2,2’?二胺和2,4,6?三羥基苯?1,3,5?三甲醛作為反應底物制備而成。苯并噻唑類共價有機框架材料具有高比表面積，對COsubgt;2/subgt;有較好的選擇性吸收效果，因此能夠在COsubgt;2/subgt;吸附領域中具有較好的應用；同時，苯并噻唑類共價有機框架材料能夠對電容器中的離子進行吸附存儲，因此還能夠在超級電容器的制備等領域具有較好的應用。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及苯并噻唑類共價有機框架材料、其制備方法及應用。

背景技術

隨著人類社會的進步和科學技術的發展，溫室效應問題愈演愈烈，逐漸成為科學研究的熱點問題。CO₂是造成溫室效應的主要原因，同時也是一種珍貴的碳資源，因此，出于環境保護和資源利用的考慮，對CO₂的捕集具有重要的意義。有效的CO₂吸附材料，需要具備合適的孔結構和高比表面積，同時還需要具備適當的表面化學結構。與此相似的是，作為一種高效的能源存儲器件，超級電容器對于其電極材料也有相似的性能需求，同樣需要有大的離子存儲空間和運輸通道，以及適當的表面性質以保證對電解液的良好浸潤。

共價有機框架材料(Covalent?Organic?Frameworks，COFs)，是一種具有結晶性的規則多孔材料，由小分子單體通過特定的有機反應連接而成。豐富的連續孔道結構使其具有高比表面、低密度的特點，多樣化的前驅體和反應類型，使其具有可靈活調控的化學結構，因此COFs在氣體吸附和超級電容器等領域有很好的應用潛力。

苯并噻唑及其衍生物具有良好的穩定性以及獨特的化學和生物性質，目前在熒光探針、藥物化學等方面存在有廣泛的研究。苯并噻唑作為一種多雜環的結構，如果能將其與COFs材料相結合，噻唑環上的S和N等雜原子可起到調控電子結構，從而改善材料的表面化學狀態的作用。因此，針對氣體選擇性吸附和電容器中的離子吸附存儲，進行合理的新型COFs材料的設計合成，存在很大的研究空間。

發明內容

本發明提供一種苯并噻唑類共價有機框架材料(COF-SZ材料)，是一種新型共價有機框架材料，其能夠在二氧化碳吸附和超級電容器上展現出優異的性能，具體地，所述苯并噻唑類共價有機框架材料是具有如下式Ⅰ所示結構單元的二維多孔聚合物：

上述COF-SZ材料具有高比表面積，對CO₂有較好的選擇性吸收效果，因此能夠在CO₂吸附領域中展現出較好的潛能；同時，其能夠對電容器中的離子進行吸附存儲，因此還能夠在超級電容器的制備等領域具有較好的應用前景。除此之外，還可以對COF-SZ材料進行修飾以衍生得到其他COF材料或以其作為模板合成其他多孔材料等，應用幾乎可涵蓋各個領域。優選地，可將COF-SZ材料進行碳化，用于CO₂吸附和/或超級電容器的制備。

本發明提供了一種上述COF-SZ材料的制備方法，步驟如下：

將6,6’-聯苯并噻唑-2,2’-二胺(CAS號：53357-04-3)和2,4,6-三羥基苯-1,3,5-三甲醛(CAS號：34374-88-4)置于混合溶劑中，加入醋酸作為催化劑，超聲混合，然后脫除反應體系中的氧氣，抽真空，密封反應體系，在90～150℃下進行反應，結束反應后，對反應體系進行降溫，離心獲得反應沉淀，對沉淀進行清洗、干燥，獲得COF-SZ材料。

上述COF-SZ材料的制備方法中，6,6’-聯苯并噻唑-2,2’-二胺和2,4,6-三羥基苯-1,3,5-三甲醛的摩爾比為3:2。

上述COF-SZ材料的制備方法中，醋酸的濃度為1～9mol/L，優選為3～6mol/L。