[发明专利]一种共价三嗪有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种共价三嗪有机框架材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将包括共价三嗪有机框架材料前驱体、第一溶剂和催化剂在内的原料混合后反应；将反应后的混合物进行固液分离。本发明的制备方法通过引入第一溶剂，适当的降低了反应速率以及反应体系粘度，拉低了三嗪中间产物和催化剂之间的强作用力，使得三嗪中间产物可通过共轭作用充分地进行分子运动成核，易于得到结晶型CTF材料；而且该制备方法操作安全、便捷，对反应器件、反应条件要求较低，易于批量合成；且制备得到的CTF材料兼具高结晶性和良好的热稳定性的优点。

技术领域

本发明涉及化学材料领域，尤其涉及一种共价三嗪有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

共价三嗪有机框架(CTF)材料是通过共价键键合的具有稳定骨架结构的多孔材料，具有较高的热稳定共价三嗪有机框架性和化学稳定性。CTF材料主要分结晶型和无定型，相比无定型的CTF材料，结晶型CTF材料因具有较好的规整性，在光电、异相催化、电化学等领域具有广泛的应用前景。

制备结晶型CTF材料目前主要有高温离子热法和溶液反应法。其中，高温离子热法需要将反应物和催化剂置于经过严格除水除氧的密封玻璃管内进行反应，且反应温度需达到250-400℃反应得到CTF材料；而溶液反应法则需在持续加热搅拌下滴加反应物，经过回流反应以及后续复杂提纯工艺最终得到CTF材料。上述这些方法在制备过程中均存在一定的危险性和复杂性，且对设备条件需求较高，无法较好的大批量生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种共价三嗪有机框架材料及其制备方法和应用，该制备方法通过引入第一溶剂，适当的降低了反应速率以及反应体系粘度，拉低了三嗪中间产物和催化剂之间的强作用力，使得三嗪中间产物可通过共轭作用充分地进行分子运动成核，易于得到结晶型CTF材料；而且该制备方法操作安全、便捷，对反应器件、反应条件要求较低，易于批量合成；且制备得到的CTF材料兼具高结晶性和良好的热稳定性的优点。

为实现以上目的，本发明提供技术方案如下：

一种共价三嗪有机框架材料的制备方法，包括：

将包括共价三嗪有机框架材料前驱体、第一溶剂和催化剂在内的原料混合后反应；

将所述反应后的混合物进行固液分离。

作为上述技术方案的进一步改进，所述催化剂包括三氟甲磺酸；

优选地，所述催化剂的用量为所述共价三嗪有机框架材料前驱体总质量的1.4-2.4倍；

优选地，所述第一溶剂包括二氯甲烷、苯和甲苯中的至少一种；

优选地，所述第一溶剂的用量为所述共价三嗪有机框架材料前驱体总质量的4-10倍。

作为上述技术方案的进一步改进，所述共价三嗪有机框架材料前驱体包括对苯二腈、甲基对苯二腈、间苯二甲腈、1,3,5-苯三腈和2,5-二氰基噻吩中的至少一种。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反应在密闭条件下进行。

作为上述技术方案的进一步改进，所述反应的温度为30-80℃；所述反应的时间为6-48h。

作为上述技术方案的进一步改进，所述固液分离之前还包括：将所述混合物与第二溶剂混合；

优选地，所述第二溶剂包括二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮和水中的至少一种；

优选地，将所述固液分离得到的固体与所述第二溶剂混合，然后再进行固液分离，重复此步骤2-5次。

作为上述技术方案的进一步改进，所述固液分离包括离心分离和过滤中的至少一种；

优选地，所述离心分离的转速为5000-8000rpm，时间为15-25min；