[发明专利]一种全共轭碳碳双键连接的富氮共价有机框架材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种全共轭碳碳双键连接的富氮共价有机框架材料的制备方法，涉及共价有机框架材料的制备技术领域，包括以下步骤：在耐压瓶中加入1,3,5‑三甲基‑2,4‑二氰基吡啶、2,4,6‑三(对醛基苯基)‑1,3,5‑三嗪、无水哌啶和无水N,N‑二甲基甲酰胺，以上材料在氩气保护下加热反应，反应结束后，用真空抽滤法收集固体，然后用二氯甲烷和水洗，收集固体后进行真空干燥24h，得到黄色固体产物全共轭碳碳双键连接的富氮共价有机框架材料。本发明的制备方法设备简单，操作方便，合成方法步骤简易，成本低廉，所制得的材料具有规整孔道结构，丰富活性位点和高效电子传导的能力。

技术领域

本发明涉及共价有机框架材料的制备技术领域，尤其涉及一种全共轭碳碳双键连接的富氮共价有机框架材料的制备方法。

背景技术

柔性微型储能器件在可穿戴或可植入式电子设备等领域内具有巨大的应用前景。在各种这类器件之中，柔性微型超级电容器具有高功率密度、长循环稳定性、优异的倍率性能以及快速的频率响应特性，被认为是一种颇具潜力的微型动力源。目前，碳材料、金属化合物和聚合物等多种活性材料被广泛用于制备微型超级电容器电极。为了进一步提高微型超级电容器的性能，发展具有丰富活性位点和高效电子传导的新材料是一个重点。共价有机框架材料(Covalent Organic Framework,COF)是一种具有规整孔道结构的结晶材料，表现出诸如高比表面积、框架内π电子离域、优异的半导体性能等出众的性质，引起了科学家们广泛的探索和研究。另外，COF的骨架结构还具有优异的设计性：通过对单体结构的设计，可对COF进行功能化，以获得优异的各类性能。共价有机框架材料具有可设计性的规整多孔结构以及可调控的活性，是一种理想的电极材料。因此，发展新型共价有机框架材料，使其具有丰富的活性位点，同时赋予其材料内部优异的电子传导性能，是提高该材料在柔性储能领域的应用前景的关键，同时也为发展具有生物相容性的环保型储能器件奠定坚实的基础。本发明所要解决的技术问题是：目前共价有机框架材料，不具有丰富活性位点和高效电子传导的能力，制备方法复杂、成本高。因此，本领域的技术人员致力于开发一种全共轭碳碳双键连接的富氮共价有机框架材料的制备方法，以实现制备方法简单，成本低廉，材料具有丰富活性位点和高效电子传导的能力。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是目前共价有机框架材料，不具有丰富活性位点和高效电子传导的能力，制备方法复杂、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种全共轭碳碳双键连接的富氮共价有机框架材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：在耐压瓶中加入1,3,5-三甲基-2,4-二氰基吡啶、2,4,6-三(对醛基苯基)-1,3,5-三嗪、无水哌啶和无水N,N-二甲基甲酰胺；以上材料在氩气保护下加热反应；反应结束后，用真空抽滤法收集固体；然后用二氯甲烷和水洗所述固体，收集所述固体进行真空干燥24h，得到黄色固体产物为所述全共轭碳碳双键连接的富氮共价有机框架材料。

进一步地，所述耐压瓶为15mL，所述1,3,5-三甲基-2,4-二氰基吡啶为42.8mg，所述2,4,6-三(对醛基苯基)-1,3,5-三嗪为98.4mg，所述无水哌啶为130mg，所述无水N,N-二甲基甲酰胺为10mL；所述加热反应为加热至120℃反应48h。

进一步地，所述1,3,5-三甲基-2,4-二氰基吡啶制备包括以下步骤：在烧瓶中加入1,3,5-三甲基-2,4-二溴代吡啶、CuCN、N,N-二甲基甲酰胺；以上材料加热回流反应；所述反应完成后，蒸干溶剂，加入浓氨水溶解固体，使用所述二氯甲烷萃取分液，收集有机相，用饱和NaCl水溶液洗所述有机相，用无水MgSO₄干燥所述有机相，过滤收集液体，旋转蒸发干燥所述液体，得到粗产物；所述粗产物用柱层析法提纯，得到白色固体产物为所述1,3,5-三甲基-2,4-二氰基吡啶。

进一步地，所述烧瓶为100mL；所述1,3,5-三甲基-2,4-二溴代吡啶为2.5g，所述CuCN为2.4g，所述N,N-二甲基甲酰胺为30mL；所述反应为加热至153℃回流反应24h。