[发明专利]一种提高有机框架多孔材料化学稳定性的方法

说明书

本发明提供一种提高有机框架多孔材料化学稳定性的方法，包括以下步骤：(1)在非质子溶剂中，配置新制备的亚氨键类有机框架多孔材料(COFs)悬浊液，超声分散；(2)将炔烃化合物(或其前驱体)按照其与亚胺键摩尔比为2～1：1十分缓慢地加入到COFs悬浊液中；(3)在充分搅拌条件下，升温至100℃～140℃，回流反应24h，然后终止反应；(4)将反应后的COFs粉末过滤，用大量无水四氢呋喃、无水丙酮充分洗涤，80℃条件下真空干燥，得到化学性质稳定的COFs材料。本发明能够有效提高亚氨键类COFs材料的化学稳定性，且方法效果显著、工艺简单。稳定性良好的COFs能够应用于催化、光电器件、气体存储与分离等领域。

技术领域

本发明属于有机多孔材料技术领域，具体地涉及一种提高有机框架多孔材料化学稳定性的方法。

背景技术

共价有机骨架(covalent organic frameworks,COFs)材料是在拓扑学基础上发展起来的一类新型有机多孔材料，是有机前体通过共价键结合形成的微小晶体。COFs材料具有MOFs材料的优点，如拓扑结构可设计、结构规整、孔参数可调节、比表面积大、多孔性等。不同在于其通过共价键结合，材料为纯的有机骨架，因此又被称为“有机分子筛”。自COFs材料出现以来，以其独特的结构以及优越的性能，吸引了广大科研工作者的广泛关注，在气体吸附、催化、光电等方面的应用研究成为了热点。

然而，COFs材料的稳定性一直是制约这类材料广泛应用的主要因素。合成COFs材料的有机反应均为可逆反应，要通过热力学来控制单体分子形成有序排列的晶体结构，这就决定了COFs材料自身的化学稳定性较差，在苛刻的条件下溶解分解，从而失去了材料的性能。例如，最早报告的由硼酸单体自聚形成的COFs材料,在空气中遇水即缓慢地分解。虽然后来发展的亚胺键连接的COFs材料在一定程度上提高了其化学稳定性，但是在强酸、强碱等苛刻条件下COFs仍然破坏。因此，探寻合适的方法来提高COFs材料的化学稳定性势在必行。

发明内容

本发明主要针对上述存在的问题，提供了一种提高亚胺键类COFs化学稳定性的方法。该方法主要利用炔烃化合物与亚胺键发生aza-Diels-Alder反应生成菲啶化合物的原理，巧妙地将可逆的亚胺键转变成为化学性质稳定的菲啶化合物，但仍然保持COFs原有的多孔结构，从而大大提高了COFs的化学稳定性，为COFs在更加广泛领域的应用提供了一条可行的路径。

本发明为了实现上述目的，一种提高有机框架多孔材料化学稳定性的方法，步骤如下：

(1)在非质子溶剂中，配置新制备的亚氨键类有机框架多孔材料(COFs)悬浊液，超声分散；

(2)将炔烃化合物按照其与亚胺键摩尔比为2～1：1十分缓慢地加入到COFs悬浊液中；

(3)在充分搅拌条件下，升温至100℃～140℃，回流反应24h，然后终止反应；

(4)将反应后的COFs粉末过滤，用大量无水四氢呋喃、无水丙酮充分洗涤，80℃条件下真空干燥，得到化学性质稳定的COFs材料。

所述非质子溶剂为1，2-二氯乙烷，甲苯、乙腈。

所述炔烃化合物为邻羧酸重氮苯(苯炔前驱体)、乙炔二羧酸以及乙炔甲酸甲酯。

本发明的化学机理如下：

其中R₁为:-H，-COOH和-COOCH₃；

R₂为:-H，-COOH和-COOCH₃。

本发明的优点和有益效果:

(1)本发明适用于亚胺键类形成的有机框架多孔材料，对材料的拓扑结构、孔性质等没有限定，应用范围广。