[发明专利]一种二维有机材料的制备方法

说明书

本发明提供一种二维有机材料的制备方法。选用1，3，5‑三氨基苯等具有类似对称结构的芳香族氨基化合物为单体分子，在起到模板与催化作用的二维氯化亚铜纳米晶体材料表面利用氨基偶联反应制备二维聚合物。本发明所公开的方法可在常温下进行，具备操作简单，材料易得的优点。利用表面催化反应由特定单体制备二维偶氮聚合物，拓宽了二维有机聚合反应类型。本发明制备材料可广泛应用在有机染料、生物医药、食品添加剂、自由基诱发剂、液晶材料及非线性光学材料等领域。

技术领域

本发明涉及二维有机材料制备领域，尤其涉及一种在催化剂模板上利用氨基偶联反应制备二维聚合物的方法。

背景技术

二维材料由于其厚度达到了原子级尺度和具有独特的光电属性一直处于研究与应用领域的前沿。二维材料不仅有利于探索二维极限下新奇的物理现象，而且在光电子器件应用领域展现了光明的前景。近年来，二维有机材料作为二维材料中的一大类，逐渐展现出独特的优势，有机分子具有可设计、可裁剪的属性，原理上可以实现二维材料的自由设计，进而极大丰富了二维材料家族的数量。而且，有机材料还具有本征柔性、低成本、质量轻等众多优点，具有重要的应用价值和广阔的市场前景。

但是，到目前为止二维有机材料的制备仅限于易于进行的化学反应，涉及反应种类非常有限。另外，对于需要从催化剂与模板或衬底辅助策略上出发进行的反应很少涉及。随着二维有机聚合物材料的发展，对于合成聚合物的种类与功能也提出了更多的要求，迫切需要开发新型的二维有机聚合物。

发明内容

提出了一种在催化剂模板上利用氨基偶联反应制备二维聚合物的方法，拓宽了制备二维有机材料的反应类型。

本发明采用如下技术方案：

一种二维有机材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氯化铜与三氯化铁的乙醇溶液涂覆于铜箔表面，在一定范围的温度下和时间内使反应快速发生，在铜箔基底上直接制备起到模板与催化作用的二维氯化亚铜纳米晶体材料，用乙醇清洗后烘干备用；

(2)选用1，3，5-三氨基苯等具有类似对称结构的芳香族氨基化合物为单体分子，在一定温度下、一定时间内、一定溶剂中，在二维氯化亚铜纳米晶体表面发生聚合反应，生长二维有机聚合物。

步骤(1)中三氯化铁添加量的范围为氯化铜溶液摩尔浓度的0.01％-10％。

步骤(1)中在一定范围的温度下和时间内使反应快速发生，优选的温度为0～80℃，优选的时间为0.1～600s。

步骤(2)中具有类似对称结构的芳香族氨基化合物包括2，4，6-三乙基苯-1，3，5-三甲胺、2，4，6-三甲基苯-1，3，5-三胺、1，3，5-三氨基-2，4，6-三硝基苯等。

步骤(2)中反应温度为0～380℃，优选的温度为室温。

步骤(2)中反应时间为2h～72h，优选的时间为12h。

步骤(2)中所用溶剂为乙腈、N，N-二甲基甲酰胺与二甲基亚砜等有机溶剂，优选的溶剂为乙腈。

本发明具有如下优势：

(1)本发明选用的氨基偶联反应所需要的温度为室温，反应条件温和，具备制备简单、成本低、易于工业化批量生产的特点。

(2)在催化剂氯化亚铜表面进行反应可以快速促进单体在表面的聚合，有利于生长出大面积的二维偶氮聚合物材料，氯化亚铜片状纳米晶体材料具有厚度均一、形貌可控等优点，是生长二维偶氮聚合物材料非常合适的候选基底。