[发明专利]一种新型共架有机框架材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种新型共架有机框架材料及其制备方法与应用，属于有机化学技术领域。该材料的结构式如下，其制备方法为：以六氨基三亚苯和环己六酮为原料，在酸性有机溶剂中发生偶联反应，待所述反应结束后经洗涤，固液分离，取固相干燥，即可。本发明中新型共架有机框架材料具有完全熔融的富氮芳族2D骨架，具有模块化结构，具有结构可调性和独特的孔道特性，均匀和受控的孔隙系统，能够广泛用于电化学领域，其中，将其用于超级电容器中，具有较好的超级电容器赝电容性能，稳定性较好，在恒流充放电4A/g，一万次循环后还剩下98％，对二维导电性COF材料的设计具有较大的指导作用。该材料制备方法简单，易操作，对设备要求低，适合扩大化生产。

技术领域

本发明属于有机化学技术领域，具体涉及一种新型共架有机框架材料及其制备方法与应用。

背景技术

2005年，Yaghi课题组利用可逆共价键将分子构筑模块连接成无限延伸的网状结构，首次合成出来了一类全新的结晶性共价有机框架材料(COFs)，独特的网格结构和结晶性促使它拥有一些卓越的性能。COFs与其他的多孔材料相比具有以下的优点：(1)它的组成主要是由C、H、N、B、O等轻原子构成，因此具有较低的密度；(2)合成COFs的过程是受热力学控制的过程，在材料的形成过程中可以发生自我修复从而形成高结晶性的物质，它拥有较好的热稳定性和化学稳定性；(3)构筑单元多为有机分子，其种类繁多比较易得，因此可以通过构筑单元之间的组合实现对框架结构原子级别的精确调控；(4)通过功能性基元组合形成较大的π-π共轭结构，因此导电性比较好。COFs在合成的过程中发生的是可逆反应，因此它的反应条件大多数是在高温高压下进行的，绝大多数研究者都是使用溶剂热合成法，为了简便合成条件，降低合成难度，一些新的合成方法，逐渐被发现，如表面控制合成法、微波合成法、研磨法等。

COFs材料是一类靠共价键连接的具有晶体结构的多孔材料，它的结构规整，孔道均一，具有高的热稳定性和化学稳定性，材料的单体种类多样，合成方法灵活多样，在后期应用的过程中我们可以根据不同的应用，对材料的孔道进行功能化的设计，因此该材料在电化学储能、气体吸附、光电、催化等方面具有较大的潜在的应用价值。但大部分二维COFs仍然存在导电性差的问题，以及氮掺杂含量少，导致活性位点少，导致作为超级电容器电极材料容量低的缺陷。因此，仍需要探索一种具有规整孔径的高导电性的二维结构，并含有大量的活性位点，高电容量的COFs材料及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种新型共架有机框架材料；目的之二在于提供一种新型共架有机框架材料的制备方法；目的之三在于提供该新型共架有机框架材料在超级电容器中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种新型共架有机框架材料，结构式如下：

式中：n为正整数。

2、所述的一种新型共架有机框架材料的制备方法，所述方法如下：

以六氨基三亚苯和环己六酮为原料，在酸性有机溶剂中发生偶联反应，待所述反应结束后经洗涤，固液分离，取固相干燥，即可。

优选的，所述六氨基三亚苯和环己六酮的摩尔比为1:3。

优选的，所述酸性有机溶剂中H⁺的体积分数为5-20％。

优选的，所述酸性有机溶剂为酸性乙醇。

优选的，所述偶联反应具体为在160-240℃下反应48-72h。

优选的，所述洗涤时的清洗剂为乙醇或水。

优选的，所述干燥具体为在60-250℃下真空干燥至恒重。

3、所述的新型共架有机框架材料在超级电容器中的应用。