[發明專利]一種三亞苯功能化自由基共價有機框架材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202211319245.1
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115433332B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 何軍;林芷晴;鐘禮匡;鐘樂恒
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08G12/08
• 分類號: C08G12/08;C07C211/50;C07C209/74;C07C209/84;F24S70/14
• 代理公司: 廣州哲力智享知識產權代理有限公司 44494
• 代理人: 王雪镅

本發明公開一種三亞苯功能化自由基共價有機框架材料及其制備方法和應用，以三亞結構的炔基功能化的氨基配體與三醛基間苯三酚進行氨醛縮合反應，形成高結晶性和富含炔基的主體框架，進一步將框架中的炔基與四氰基乙烯分子發生[2+2]CA?RE反應，經后合成修飾為富含穩定自由基的三亞苯功能化自由基共價有機框架材料；高度共軛的剛性平面骨架導致的分子間強烈的π?π堆積，增強了材料自由基的穩定性并展示出200?1900nm的寬吸收譜和良好的親水性，經模擬太陽光照射溫度可以達到68℃，用于界面太陽能水蒸發，水蒸發效率高達97.8%，具有很好的光熱轉換應用前景。本方法采用綠色高效的后合成修飾方法，產率高且可大量制備。

技術領域

本發明屬于有機框架功能材料技術領域，涉及一種三亞苯功能化自由基共價有機框架材料及其制備方法和應用。

背景技術

太陽能水蒸發技術可以直接將清潔環保、成本低廉的太陽能轉化為熱能，用于蒸汽產生，有效解決水資源短缺問題。

光熱轉換材料（光吸收器）作為太陽能水蒸發應用的關鍵部分，太陽能驅動蒸汽蒸發的效率主要取決于光熱轉換材料的性能。為了實現高的水蒸發率和太陽熱轉換效率，理想的光熱轉換材料應具有廣泛的光吸收、高的太陽熱轉換效率、高親水性、低熱導率等特點。目前，開發了各種光熱轉換材料，如碳基材料、金屬納米顆粒、金屬氧化物、天然生物材料、和聚合物吸收劑。

然而目前大多數應用于太陽能水蒸發系統的光熱材料制備復雜，不能實現大規模制備，如膜、多孔氣凝膠和泡沫、三維(3D)木支架、和水凝膠等復合材料，需要探索和調控復合材料比例。并且仍然存在光吸收范圍有限、水傳輸能力差、光熱轉換效率低或使用壽命短的問題。

共價有機框架（COF）是由有機配體有序縮合而成，有機配體的可設計性和后功能化修飾給COF的應用前景帶來了極大的優勢。但由于COF的固有疏水性和有限的光吸收，因此目前基于COF的太陽能水蒸發系統大多數需要加入額外的混合材料，例如復合碳基材料（例如石墨烯或碳納米管）來獲得良好的光吸收能力和可調的水傳輸路徑，而且大多數報道的碳基蒸發器的蒸發速率較低，這遠低于親水性聚合物水凝膠的觀察值。所以作為光熱轉換材料在太陽能水蒸發中的應用仍處于起步階段。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的第一個目的在于提供一種三亞苯功能化自由基共價有機框架材料，親水性好；具有高度共軛的剛性平面骨架導致的分子間強烈的π-π堆積，光吸收范圍寬，具有穩定自由基因此光熱轉換性能優異。

本發明的第二個目的是為了提供一種上述三亞苯功能化自由基共價有機框架材料的制備方法。

本發明的第三個目的是為了提供一種采用上述三亞苯功能化自由基共價有機框架材料的應用。

實現本發明的目的之一可以通過采取如下技術方案達到：

一種三亞苯功能化自由基共價有機框架材料，具有式I所示結構單元：

。

所述式I所示結構單元以共價鍵連接得到所述三亞苯功能化自由基共價有機框架材料。

實現本發明的目的之二可以通過采取如下技術方案達到：

一種三亞苯功能化自由基共價有機框架材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、以1,5,9-三鹵三亞苯和4-乙炔基苯胺為原料合成式II?所示結構的有機配體；

；

S2、式II所示結構的有機配體與三醛基間苯三酚通過氨醛縮合反應制備得到具有式III結構單元的共價有機框架材料；

；

其中，式III所示結構單元以共價鍵連接得到所述具有式III結構單元的共價有機框架材料；