[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料、制備方法及其應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211480713.3
• 申請(qǐng)日: 2022-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115850697A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚長(zhǎng)江;李成球;梅仕林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08G73/06
• 分類(lèi)號(hào): C08G73/06;H01M4/60;H01M10/0525
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 張潔

1.一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料，其特征在于：所述材料的結(jié)構(gòu)式如下：

2.一種如權(quán)利要求1所述的基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于：方法步驟包括：

(1)保護(hù)氣體氛圍下，將2,7-二溴芘-4,5,9,10-四酮與乙二醇、甲苯和對(duì)甲基苯磺酸混合，加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，固液分離、收集固體、洗滌、干燥得到中間產(chǎn)物；保護(hù)氣體氛圍下，將所述中間產(chǎn)物與氰化亞銅、N-甲基吡咯烷酮混合，加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，純化，得到4,5,9,10-四氧代-4,5,9,10-四氫芘-2,7-二甲腈；

(2)將4,5,9,10-四氧代-4,5,9,10-四氫芘-2,7-二甲腈與有機(jī)質(zhì)子酸水溶液混合，加熱至90～120℃，TLC監(jiān)測(cè)4,5,9,10-四氧代-4,5,9,10-四氫芘-2,7-二甲腈反應(yīng)完全后，冷卻，收集固體，洗滌、干燥得到2,7-二氰基芘-4,5,9,10-四酮；

(3)保護(hù)氣體氛圍下，將2,7-二氰基芘-4,5,9,10-四酮與高溫氯化物熔鹽在300～400℃下保溫反應(yīng)12～80h，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、干燥得到一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述有機(jī)質(zhì)子酸為三氟乙酸、鹽酸；

4,5,9,10-四氧代-4,5,9,10-四氫芘-2,7-二甲腈與有機(jī)質(zhì)子酸的質(zhì)量比為1:5～1:10；

所述有機(jī)質(zhì)子酸與水的用量體積比為8～10:1。

4.如權(quán)利要求2所述的一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述高溫氯化物熔鹽為氯化鋅、氯化鈉和氯化鉀中的一種以上；

2,7-二氰基芘-4,5,9,10-四酮與高溫氯化物熔鹽的用量比為1:5～1:20。

5.如權(quán)利要求2所述的一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述溫度300～400℃，所述反應(yīng)時(shí)間40～80h，升溫速度1～2℃/min。

6.一種如權(quán)利要求1所述的基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于：方法步驟包括：

(1)保護(hù)氣體氛圍下，將2,7-二溴芘-4,5,9,10-四酮與乙二醇、甲苯和對(duì)甲基苯磺酸混合，加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，固液分離、收集固體、洗滌、干燥得到中間產(chǎn)物；保護(hù)氣體氛圍下，將所述中間產(chǎn)物與氰化亞銅、N-甲基吡咯烷酮混合，加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，純化，得到4,5,9,10-四氧代-4,5,9,10-四氫芘-2,7-二甲腈；

(2)保護(hù)氣體氛圍下，將4,5,9,10-四氧代-4,5,9,10-四氫芘-2,7-二甲腈與高溫氯化物熔鹽在300～400℃下保溫反應(yīng)12～80h，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、干燥得到TBPB-CTF；

(3)將所述TBPB-CTF與有機(jī)質(zhì)子酸水溶液混合，加熱至90～120℃，TLC監(jiān)測(cè)4,5,9,10-四氧代-4,5,9,10-四氫芘-2,7-二甲腈反應(yīng)完全后，冷卻，收集固體，洗滌、干燥得到一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料。

7.如權(quán)利要求6所述的一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，4,5,9,10-四氧代-4,5,9,10-四氫芘-2,7-二甲腈與高溫氯化物熔鹽的質(zhì)量比為1:5～20。

8.如權(quán)利要求6所述的一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述TBPB-CTF與有機(jī)質(zhì)子酸的質(zhì)量比為1:10～20。

9.如權(quán)利要求2或6所述的一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料的制備方法，其特征在于：所述保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w。

10.一種鋰離子電池，其特征在于：所述電池的正極材料為權(quán)利要求1所述的一種基于芘四酮的三嗪共價(jià)有機(jī)框架材料。