[发明专利]一种共价有机框架材料、其制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种共价有机框架材料的制备及应用。这种共价有机框架材料含有亚胺键、碳‑碳双键、或烯醇式结构的重复结构单元，具有高比表面积、有序的孔道结构等特点。采用该种共价有机框架材料能够作为臭氧去除剂填充于各类空气净化设备中去除空气中的臭氧。该类的共价有机框架材料通过其精准引入的重复结构单元作为消耗臭氧的位点来达到去除臭氧的目的。具有去除效率高，臭氧去除现象明显等特点，并且不受空气湿度的影响，在各种湿度范围下均能有效去除臭氧。

技术领域

本发明涉及空气净化领域，具体涉及到一类共价有机框架材料用作臭氧去除剂来高效去除空气中的臭氧。

背景技术

在过去的二十年中，随着全世界的快速工业化和城市化，空气污染问题变的越来越严重，尤其是臭氧浓度的超标已被公认为全球范围内严重的公共卫生问题。根据世界卫生组织(WHO)指标，臭氧浓度在8小时内不得超过0.1mg/m³，长期暴露于臭氧与人类急性呼吸道感染和心血管疾病的不良影响有关。然而，在春季末期，特别是夏季，臭氧的浓度经常会以十分快速的速度超出指标，这无疑对人类的健康有很大的影响。近年来在医院、印刷厂等密闭空间中，也时常可以检测到对人体有害浓度的臭氧，这无疑对工作人员的健康状况有很大的潜在风险。

目前去除臭氧的主要方法包括物理吸附、化学吸收和催化分解等。在所有报道的材料中，MnO₂是目前可以降解臭氧的最好材料之一，其优点在于它对臭氧的分解活性较好并且成本较为低廉。但是这个材料也具有明显的缺陷：在水蒸气的存在下会吸附水分子，从而导致臭氧的降解效率下降。并且该类材料结晶性差，没有多孔性，导致臭氧去除效率低下。因此研究一类具有高比表面积的材料能够高效去除臭氧有显著意义。

共价有机框架材料是近年来研究广泛的一种材料，其高比表面积、高稳定性、具有重复结构单元的优点可以潜在的用做气体和水分的吸附剂。并且由于其结构可调的优点，可以定向的将一些基团精准的引入到材料中，来使其框架具有某些特定的效用。因此，将可以和臭氧反应的基团，如亚胺键、碳-碳双键等基团精准的引入到共价有机框架材料中作为消耗臭氧反应的位点，就可以达到去除臭氧的目的。同时，由于共价有机框架材料具有高的比表面积和均匀的孔道结构，为臭氧在孔道内提供了一个富集的场所，使其能够充分与反应基团接触，提高了反应的效率，达到高效去除臭氧的目的。因此本发明利用具有这一类特点的共价有机框架材料用作臭氧去除剂来对臭氧进行高效去除。

发明内容

本发明的目的是利用一类共价有机框架材料用作臭氧去除剂，以解决现有材料结晶性差，无法高效去除臭氧的挑战。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下方案：

开发一类基于共价有机框架材料的臭氧去除剂，其具体实施方式为在不同相对湿度下，对不同浓度的臭氧进行高效去除。

一方面，本发明提供一种共价有机框架材料，其特征在于，所述的共价有机框架材料包含重复结构单元，且重复结构单元的连接方式为亚胺键、碳-碳双键、或含有烯醇式结构中的任意一种。

优选的，所述的共价有机框架材料为含氨基、活泼甲基或活泼亚甲基的单体，与含醛基的单体反应得到的产物中的任意一种。

优选的，含有活泼甲基、活泼亚甲基的单体为：在含有甲基或亚甲基的单体中，在甲基或亚甲基的相邻位置上存在吸电子基团，其中吸电子基团为氰基、三嗪基或吡嗪基中的任意一种。

优选的，含有氨基、活泼甲基或活泼亚甲基的单体结构为C2、C3、C4或C6对称，含有醛基的单体结构为C2、C3或C4对称。

优选的，所述共价有机框架材料由9,10-蒽二醛单体与(1,3,6,8-四-(4-氨基苯基)芘单体反应得到。

优选的，所述共价有机框架材料具有二维或三维的孔道结构。