[发明专利]基于蝶形三环喹唑啉单元的有机多孔材料及其合成方法

说明书

本发明公开了一种基于蝶形三环喹唑啉单元的有机多孔材料及其合成方法：该材料的结构式如(1)所示，其制备方法为：在有机溶剂中，将蝶形的六(羟基)三环喹唑啉和对苯二硼酸均匀混合，经过加热晶化、有机溶剂洗涤和加热真空干燥，可得到有机多孔材料PAF‑XYX。本发明方法得到的PAF‑XYX材料具有较高的比表面积，并在气体(CO₂)吸附实验中，表现出了大容量的气体吸附能力。因此，PAF‑XYX可以作为一种优异的气体吸附材料，应用于气体存储。

技术领域

本发明属于有机多孔材料(PAF)领域，具体涉及一种基于蝶形三环喹唑啉单元的有机多孔材料及其合成方法。

背景技术

有机多孔聚合物(PAFs)是一种新型的多孔材料，具有很多独有的特点:首先,其合成方法多样，产物具有较低的骨架密度；其次，其原子与原子之间的连接方式为强共价键，具有良好的化学稳定性和热稳定性；另外，PAFs的合成条件简单，可利用的合成单体多样，孔径在微孔和介孔范围内连续可调，且产物易于功能化。PAFs通常具有较高的比表面积,其结构和功能可预先设计，具有传统多孔材料如沸石、分子筛等不可比拟的优点,逐渐地被应用于气体吸附与分离，有机多相催化以及光电，化学、生物传感等领域。尽管有机多孔聚合物的种类众多，合成方法多样，但是其合成和应用上仍有诸多限制。比如为了某些特定功能而设计的功能性PAFs的设计合成，为了解决这些问题，最近一些新颖的化学反应和合成策略被相继开发出来，特殊的结构与功能化会产生与之相对应的特定功能。当前主要有两种较为普遍的功能化策略：一种是后修饰法，通过共价键或配位键将功能性基团载入到PAF中材料中，另一种是采用“自下而上”合成法，将功能性构筑基元直接构建功能化PAF材料。后一种自下而上的合成策略具有以下明显的优势：制备过程简单、稳定性高、更有利于实现功能基团的均一分布。因此通过寻找含氮量较多的功能性构建基元合成的功能性PAF材料在CO₂气体存储方面上也更有潜力。

发明内容

本发明目的在于克服现有的有机多孔材料合成及其应用方面的难题，提供一种基于蝶形三环喹唑啉单元的有机多孔材料及其合成方法和应用。

一种基于蝶形三环喹唑啉单元的有机多孔材料，该材料的结构式为：

一种基于蝶形三环喹唑啉单元的有机多孔材料的合成方法，包括如下步骤：

将蝶形的六(羟基)三环喹唑啉和对苯二硼酸加入到安瓿瓶中，加入有机溶剂，超声混合均匀，然后将安瓿瓶置于液氮中进行冷冻，抽真空并火焰封管，经过加热晶化、有机溶剂洗涤和加热真空干燥，即可得到有机多孔材料PAF-XYX。

所述的六(羟基)三环喹唑啉和对苯二硼酸的摩尔比为2:1～10；有机溶剂的体积与与相应的反应单体的总质量比为1.0-3.0：16.6-49.8ml/mg。

有机溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺：均三甲苯＝(1～9):1(V/V)、邻二氯苯:正丁醇＝(5～10):1(V/V)、1,4-二氧六环和均三甲苯＝(1～5):1(V/V)、N,N-二甲基甲酰胺:均三甲苯＝(1～9):1(V/V)。

反应的温度为80-180℃，反应时间为72～168h。

采用的洗涤溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、N,N-二甲基乙酰胺和1,4-二氧六环。

一种基于蝶形三环喹唑啉单元的有机多孔材料应用于多种气体的吸附、存储及选择性分离，具体用于吸附酸性气体SO₂、CO₂、H₂S。

一种基于蝶形三环喹唑啉单元的有机多孔材料的合成方法，其反应方程式为：

本发明具有如下优点：