[发明专利]一种炔基功能化共价有机框架材料及其合成方法和应用

说明书

本发明提供一种炔基功能化共价有机框架材料及其合成方法和应用，具体为以离子液体为溶剂，用微波辅助溶剂热法，在时间少和收率高且相对较低的温度下快速合成出二维炔基类共价有机框架材料。通过如下方法制备:将适量的2,4,6‑R基‑均苯三甲醛和双(4‑氨基苯基)乙炔单体材料分散在离子液体体系下，在微波辐射条件下，得到二维炔基功能化的共价有机框架材料,R选自OH,O(CH₂)_xCH₃,(CH₂)_yCH₃中任一个，x为0‑4的整数,y为0‑4的整数。该合成方法高效节能，使用离子液体绿色环保。

技术领域

本发明涉及利用离子液体微波合成法得到二维炔基功能化的共价有机框架材料，该合成方法高效、节能，具有一定的前景意义。

背景技术

近年来共价有机骨架材料(Covalent Organic Frameworks,COFs)由于其较大的比表面积、孔道均一，且具有高的热稳定性以及良好的化学稳定性等特性，一经发现就引起了研究热。另外，COFs是通过共价键连接、骨架结构均为轻质元素构成，因而密度非常低。这些优点使其在气体吸附与分离、能源存储和催化等方面有较好的应用。

共价有机框架材料一般由溶剂热合成法得到，需要较长的时间来形成较有序的结晶框架。有机化学中常利用微波加热显著地减少反应时间。Cooper课题组在微波反应器发生动态共价反应进而迅速合成硼酸酯类共价有机框架材料，如二维COF-5和三维COF-102，其合成速度是溶剂合成法200倍。含硼类共价有机骨架材料的热稳定性好，但在空气中易与水蒸汽发生水解，从而限制了含硼类COFs材料的应用范围。目前，由于合成COFs材料的条件较苛刻，无法实现工业化，进而限制了其在气体吸附、催化等方面的广泛应用。在本发明中我们旨在提供一种利用微波辅助溶剂热法，可在较短时间相对较低的温度下合成在空气中较稳定的含炔基的共价有机框架材料。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的部分不足，利用微波辅助溶剂法在离子液体溶剂下快速合成出较稳定的炔基功能化的共价有机框架材料。

本发明采用的技术方案为：

一种炔基功能化共价有机框架材料，其结构式如下所示：

其中，R选自OH,O(CH₂)_xCH₃,(CH₂)_yCH₃中任一个，x为0-4的整数,y为0-4的整数。

所述材料的BET比表面积为180～1800m²/g，孔径为1.4～2.6nm。

所述材料具有六边形拓扑结构。

本发明还提供上述炔基功能化共价有机框架材料的合成方法：以2,4,6-R基-均苯三甲醛和双(4-氨基苯基)乙炔单体材料为原料,加入离子液体和酸催化剂乙酸水溶液，超声分散使之混合均匀后，将上述反应体系密封后置于微波反应器中，利用微波辐射进行反应，在微波溶剂热辅助下得到权利要求1所述的炔基功能化共价有机框架材料。

合成所述炔基功能化共价有机框架材料的反应方程式：

2,4,6-R基-均苯三甲醛和双(4-氨基苯基)乙炔单体摩尔比为1：0.5～8。

所述离子液体为溶剂，离子液体结构式如下所示：