[发明专利]一种纳米结构共价有机骨架化合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料制备和应用领域，特别涉及具有纳米结构的共价有机骨架化合物的制备。

背景技术

自从第一个具有纳米结构的共价有机骨架化合物材料由1,4-苯二硼酸自缩合报道以来（Omar M.Yaghi,etc.science,2005,310:1166-1170）。这类材料具有以下特征和优点，由过渡金属和有机基团自组装，在空间上形成一维、二维或三维的无限结构的多孔结构，有较轻的骨架密度和较大的比表面积，具有很高的有序性，孔径和孔径分布更均一、很容易地人为控制。因此共价有机骨架聚合物在在能源存储，气体吸附，光电转化等方面具有更多的关注和研究。溶剂热聚合法是最普通常用的方法得到了广泛的应用，快速微波方法，所得到的聚合物骨架仍然保持了很好的结晶度（A.I.Cooper,etc.Chemical.maerials,2009,21:204-206）。随着人们对能源和环境的要求不断增加,微孔和纳米孔共价有机骨架化合物以其独特的比表面积大、孔分布均匀，较好的热和水的稳定性的优势在非均相催化、气体吸附、有毒气体分离和气体存储等信息、能源和何材料领域展现很高的利用价值.因此,人们对这类新型孔材料的研究和认识也逐步加深。通过有机小分子的构建块来有效地组装得到微孔有机聚合物,依然是一个很有挑战性的工作。利用有机分子的多样性和有机反应的复杂性,能够扩展该领域的研究内容,设计更多类型的纳米结构的共价有机骨架化合物，制备出具有更高比表面积和更有多拓扑结构的微孔有机骨架化合物,以满足在能源、信息和环境领域的需求。

发明内容

本发明提供一种工艺简单、有较轻的骨架密度、较大的比表面积、溶剂可回收利用的、具有很高的有序性、孔径和孔径分布更均一的共价有机骨架聚合物的制备方法。

本发明步骤主要有以下：

1、在氮气条件下，将一定量的化合物加入到三口瓶中，然后慢慢滴加混合溶剂；搅拌3小时后，在氮气条件下加热到110-130°C，反应56-96小时；

2，反应结束后，自然冷却到室温后，离心后得到的粗产物用混合溶剂反复洗涤三次，为了除去没有反应完全的化合物或其他物质残留；

3，将得到的产物的进一步的用无水有机溶剂浸泡并在室温下搅拌24小时，过滤产物，最终产物在真空条件下加热60°C干燥24小时，得到最终产物。

本发明具有以下优点：

1.本发明所制备的共价有机骨架化合物具有较大的比表面积、具有很高的有序性、孔径和孔径分布更均一的特性，还具有较好的热和水的稳定性。

2.本发明中采用的有机溶剂可循环使用，使用无水丙酮、甲醇、乙醇或氯仿等溶液浸泡产物后，性能更加。

3.本发明其操作简单，可连续化生产，产率较高。

具体实施方式

实施例1：

在氮气条件下，将0.2克1,4-苯二硼酸和0.3克2,5-二硼酸噻吩加入到三口瓶中，滴加体积比为1:1的1,4二氧六环和甲苯混合溶剂100毫升，搅拌3小时后，使其溶解；在氮气条件下加热到130°C，反应72小时；反应结束后，冷却到室温后，对上述反应液离心后的固体产物用1,4二氧六环和甲苯洗涤三次；将得到的产物的用无水丙酮浸泡，并在室温下搅拌24小时，过滤产物，最终产物在真空条件下加热60°C干燥24小时，得到最终黑色产物。

实施例2：

在氮气条件下，将0.4克4,4-二苯并噻吩二硼酸和0.3克1,4-苯二硼酸加入到三口瓶中，滴加体积比为1:1的1,4二氧六环和三甲苯混合溶剂100毫升，搅拌3小时后，使其溶解；在氮气条件下加热到110°C，反应56小时；反应结束后，冷却到室温后，对上述反应液离心后的固体产物用1,4二氧六环和三甲苯洗涤三次；将得到的产物的用无水三氯甲烷浸泡，并在室温下搅拌24小时，过滤产物，最终产物在真空条件下加热60°C干燥24小时得到最终灰色产物。

实施例3：

在氮气条件下，将0.35克4,4-二苯并噻吩二硼酸和0.2克2,5-二硼酸噻吩加入到三口瓶中，滴加体积比为1:1的三甲苯和N,N二甲基甲酰胺混合溶剂100毫升，搅拌3小时后，使其溶解；在氮气条件下加热到130°C，反应96小时；反应结束后，冷却到室温后，对上述反应液离心后的固体产物用三甲苯和N,N二甲基甲酰胺洗涤三次；将得到的产物的用无水甲醇浸泡，并在室温下搅拌24小时，过滤产物，最终产物在真空条件下加热60°C干燥24小时得到最终黑色产物。

实施例4：