[发明专利]一种通过合成后修饰使COFs薄膜实现高效分离气体的方法

权利要求书

1.一种通过合成后修饰使COFs薄膜实现高效分离气体的方法，其特征在于，COFs薄膜材料是在有机溶液与玻璃瓶壁之间的界面反应形成的；将瓶壁上的膜剥落后，通过“点击反应”对其进行合成后修饰，并引入金属离子与接枝分子进行螯合配位，从而实现有效地分割COFs薄膜的孔道；具体方法如下：

(1)制备COFs薄膜：将溶液A和溶液B放入温度为10℃～15℃瓶中反应7d～15d；玻璃瓶壁上生成COFs薄膜材料，弃去反应液后再依次加入乙酸乙酯、四氢呋喃、去离子水中浸泡洗涤，再加入氢氧化钠浸泡COFs薄膜从瓶壁上脱落并取出，再用去离子水和乙醇对COFs薄膜材料进行浸泡洗涤后干燥；

所述的溶液A为三氟甲基磺酸钪和溶剂Ⅰ配制而成，溶剂Ⅰ为去离子水；

所述的溶液B为氨基芳香族化合物、芳香醛基类化合物和溶剂Ⅱ配制而成，溶剂Ⅱ为乙酸乙酯；

(2)COFs薄膜合成后修饰：

a)叠氮基化合物体系修饰：

首先，配制混合剂：异丙醇：去离子水＝1:1的混合体系；用混合溶剂溶解叠氮基化合物、抗坏血酸、无水CuSO₄；

其次将步骤(1)中得到的COFs薄膜置于溶有叠氮基化合物的溶液体系中浸泡；再将溶有抗坏血酸以及无水CuSO₄的溶液充分混合加入到叠氮基化合物的溶液体系恒温振荡12h～24h；

再次将COFs薄膜从溶液中夹出，使用四氢呋喃对其进行浸泡洗涤并干燥；

最后，将膜浸泡于金属盐溶液，后取出干燥得最终产物；

b)巯基化合物体系

首先：将步骤(1)中得到的COFs薄膜加入偶氮二异丁腈，封口后进行除水除氧处理，在氮气保护下用注射器加入经氮气鼓泡处理的巯基化合物和四氢呋喃混合溶液；

其次,COFs薄膜从溶液中夹出，使用四氢呋喃对其进行浸泡洗涤并干燥；

最后，用紫外灯对干燥后的COFs薄膜进行照射实现二次交联得最终产物。

2.根据权利要求1所述的一种使COFs薄膜实现高效分离气体的方法，其特征在于，所述氨基芳香族化合物为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯，所述芳香醛基类化合物为2,5-双(丙-2-炔-1-基氧基)对苯二甲醛。

3.根据权利要求1或2所述的一种使COFs薄膜实现高效分离气体的方法，其特征在于，氨基芳香族化合物中氨基的摩尔数与芳香醛基类化合物中醛基的摩尔数比为1:1。

4.根据权利要求1或2所述的一种使COFs薄膜实现高效分离气体的方法，其特征在于，氨基芳香族化合物在溶剂Ⅱ中的浓度为1～4μM/mL，芳香醛基类化合物在溶剂Ⅱ中的浓度为1.5～6μM/mL，三氟甲基磺酸钪在溶剂Ⅰ中的浓度为0.5～2μM/mL。

5.根据权利要求4所述的一种使COFs薄膜实现高效分离气体的方法，其特征在于，氨基芳香族化合物在溶剂Ⅱ中的浓度为2μM/mL；芳香醛基类化合物在溶剂Ⅱ中的浓度为3μM/mL。

6.根据权利要求1或2所述的一种使COFs薄膜实现高效分离气体的方法，其特征在于，离子水和乙醇对COFs薄膜材料进行浸泡洗涤3～5次，所述的干燥是60℃真空条件下12h以上。

7.根据权利要求1所述的一种使COFs薄膜实现高效分离气体的方法，其特征在于，所述叠氮基化合物为对叠氮苯甲酸、N₃-PEG₆₀₀-N₃以及苯磺酸2,2'-(1,2-亚乙二基)双[5-叠氮基-钠盐]任一种，叠氮基化合物在混合溶剂中的浓度为0.27～12μM/mL，抗坏血酸在混合溶剂中的浓度为0.27～12μM/mL，无水CuSO₄在混合溶剂中的浓度为0.108～4.8μM/mL。