[发明专利]一种基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料，其特征在于，重复结构单元如式Ⅰ所示：

2.权利要求1所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制备共价有机骨架材料

在惰性气氛保护下，将5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉、2.5-二(4-胺基苯-1基)1,4-二甲苯、有机溶剂和醋酸水溶液混合均匀，100-140℃反应25-75h，冷却至室温，经洗涤、真空干燥后，得到共价有机骨架材料；

所述5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉和2.5-二(4-胺基苯-1基)1,4-二甲苯的摩尔比为1:2；

步骤二、制备基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料

在惰性气氛保护下，将步骤一得到的共价有机骨架材料、金属盐和有机溶剂混合均匀，100-140℃反应8-72h，冷却至室温，过滤、洗涤、真空干燥，得到基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料；

所述金属盐的金属离子为Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Pd²⁺、Zn²⁺中的一种或多种，共价有机骨架材料和金属盐的质量比为1:(0.03-0.06)。

3.根据权利要求2所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，先将5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉和2.5-二(4-胺基苯-1基)1,4-二甲苯研磨至混合均匀后，在惰性气氛保护下，依次加入有机溶剂和醋酸水溶液混合均匀。

4.根据权利要求2所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，醋酸的用量为催化剂量。

5.根据权利要求2所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，金属盐为七水合硫酸亚铁、二水合醋酸钴、六水合硝酸镍、五水合硫酸铜、二水合乙酸锌、醋酸钯中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，

所述步骤一中和步骤二中，反应均在搅拌下进行，搅拌速度为800r/min；

所述步骤一中，反应温度为120℃，时间为72h；

所述步骤二中，反应温度为80℃，反应时间为12-24h。

7.根据权利要求2所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，

所述步骤一中，有机溶剂为无水正丁醇和邻二氯苯按照体积比1:3的混合物；

所述步骤二中，有机溶剂为二甲基甲酰胺、甲醇、二氯甲烷中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料的制备方法，其特征在于，

所述步骤一，洗涤为先在四氢呋喃中浸泡12h，重复三次，再在丙酮中浸泡12h，重复三次；

所述步骤二中，洗涤为先在去离子水中浸泡12h，重复三次，然后在四氢呋喃中浸泡12h，重复三次，再在步骤二的有机溶剂中浸泡12h，重复三次，最后在丙酮中浸泡12h，重复三次，

所述步骤一中和步骤二中，干燥温度均为80℃，干燥时间均为4-8h。

9.权利要求1所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料在吸附CO₂、CH₄、N₂或H₂中的应用。

10.权利要求1所述的基于金属离子掺杂的卟啉基共价有机骨架材料在分离N₂和CO₂的混合气体、CO₂和CH₄的混合气体、CO₂和H₂的混合气体中的一种的应用。