[发明专利]一种基于UiO-66@SNW-1的多孔结晶核壳杂化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于UiO‑66@SNW‑1的多孔结晶核壳杂化材料及其制备方法和应用。采用的技术方案：将UiO‑66，对苯二甲醛，三聚氰胺，溶剂为二甲基亚砜，超声处理，加入高压釜内；将容器密封后放入烘箱中，于温度453K下保持1天；缓慢冷却到室温，得到暗黄色物质；用丙酮、二氯甲烷、去离子水依次洗涤、过滤、干燥，得目标产物。本发明所制备的UiO‑66@SNW‑1的多孔结晶核壳杂化材料制备方法简单，并且对deacetalization‑Knoevenagel反应展示出良好的催化性能。

技术领域

本发明涉及的是一种基于UiO-66@SNW-1的多孔结晶核壳杂化材料，具体的说，涉及一种催化deacetalization-Knoevenagel反应的多孔结晶杂化材料的制备及其应用。

背景技术

金属有机骨架材料(MOFs)是由金属离子和有机配体或团簇通过配位键形成的多孔结晶材料。类似地，共价有机骨架材料(COFs)是由有机单元通过共价键构筑而成的多孔结晶聚合物。由于两类材料均有高比表面积、可调孔结构和多功能性，引起研究者的广泛兴趣。近年来，关于MOFs和COFs杂化材料均有报道，比如将MOF和金属纳米颗粒、聚合物、或其它MOF杂化，或者将COF和金属氧化物(如Fe₃O₄)杂化，最近还有将MOF和COF杂化形成多孔MOF@COF杂化材料。新加坡南洋理工大学张华教授课题组在Advanced Materials期刊上报道了一种制备多孔材料MOF@COF杂化材料的新策略。首次报道了一种新型方法，用于制备MOF@COF核壳结构杂化材料，其在光催化分解污染物领域显示出良好的性能。由于两种晶态材料优异的性质，制备新型MOF-COF杂化材料以及该类材料在物质分离、异相催化、电子器件等领域的应成为今后研究的热点。

串联反应是一种经济、有效和环境友好型的化学方法，已经吸引了广大化学研究者的兴趣。串联反应常指的是两步或两步以上的反应连续发生，无需分离中间产物而直接得到最终产物的一连串反应，能够有效地减少化学物质的使用和污染物的排放。因此，在有机催化领域，串联反应的发展必然会成为一个新的发展方向。

发明内容

本发明的目的是以UiO-66为核，对苯二甲醛与三聚氰胺反应生成的COF为壳，利用溶剂热的方法构筑出一种新型的基于UiO-66@SNW-1的多孔结晶核壳杂化材料，并研究其作为Lewis酸和碱双功能催化剂对deacetalization-Knoevenagel反应的催化性能。

本发明采用的技术方案是：一种基于UiO-66@SNW-1的多孔结晶核壳杂化材料的制备方法，包括以下合成步骤：

1)将UiO-66、三聚氰胺和二甲基亚砜加入到容器内，于常温下超声溶解；

2)加入对苯二甲醛，继续超声，然后转移至高压釜中密封后放入烘箱内，于453-466K下加热，保持1天；升温速率为10K·min^-1；

3)缓慢冷却到室温；用丙酮、二氯甲烷、去离子水依次过滤，干燥，得目标产物。

上述的基于UiO-66@SNW-1的多孔结晶核壳杂化材料的制备方法，按摩尔比，UiO-66:三聚氰胺＝1:1.0～1.5；三聚氰胺:对苯二甲醛＝1:1.0～1.6。

本发明的UiO-66@SNW-1的多孔结晶核壳杂化材料，结构中含有丰富的不饱和的Zr(Ⅳ)中心和亚氨键，可作为Lewis酸和碱双功能催化剂催化deacetalization-Knoevenagel反应。方法如下：取苯甲醛二甲缩醛、丙二腈、二甲基亚砜和催化剂于反应管中，在搅拌的条件下通入N₂，在50℃的条件下反应24h；所述的催化剂是上述的UiO-66@SNW-1的多孔结晶核壳杂化材料。反应式如下：