[发明专利]一种二维希夫碱共价有机框架聚合物薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二维希夫碱共价有机框架聚合物薄膜及其制备方法。该方法包括如下步骤：将蒸镀有前驱体的衬底和挥发性前驱体于同一封闭装置中相距放置并加热，使得所述对苯二甲醛挥发并在所述蒸镀有前驱体的衬底上生长，得到所述二维希夫碱类共价有机框架聚合物薄膜。本发明制备二维希夫碱类共价有机框架聚合物薄膜方法，具有操作简单、反应速度易控制、反应时间短，且本发明二维希夫碱类共价有机框架聚合物薄膜形貌均匀，厚度易控制，可在多种衬底上进行生长；能广泛用于制备气体分离、海水淡化、纳米催化材料、药物输送、锂离子电池、场效应晶体管材料。

技术领域

本发明属于有机材料领域，涉及一种二维希夫碱共价有机框架聚合物薄膜及其制备方法。

背景技术

共价有机框架材料作为一种由强共价键连接起来的新型多孔网状材料，具有多种优异的性能，如可调谐的孔隙率、低密度、高热稳定性及可设计的骨架架构等。二维尺度上的有机框架聚合物薄膜由于其超薄的尺寸结构和能够化学控制的功能结构，赋予了超高的比表面和优异的物理化学性能，在锂离子电池，半导体器件，膜分离，传感器、光电催化，药物输送等领域具有广泛的应用前景。与目前经典的二维材料如石墨烯、过渡金属二硫化合物，黑磷相比，二维共价有机框架聚合物材料由于具有可设计化的结构，能够根据实际的应用领域定制不同功能的二维纳米材料，受到众多科研人员的广泛关注。

目前以上的众多应用都是基于不溶性或者不可加工的共价有机框架粉末材料，这些都严重阻碍了共价有机框架材料的应用领域。因此探索出一种新型薄膜制备方法将大大扩展其实际应用范围。目前制备二维共价有机框架薄膜聚合物材料的方法有多种，例如，溶剂辅助剥离合成法，溶剂热法，机械分层，化学剥离及界面合成法等。机械剥离和溶剂热合成作为常用的制备二维有机框架聚合物薄膜材料方法。机械剥离法是将预先制备好的粉末材料放入装有特定有机溶剂的研钵中，利用机械剪切力在室温下充分研磨30min得到片状材料。溶剂热合成是将合适的衬底放入反应混合物中，然后在相关的有机溶剂中洗涤并在氮气气流下干燥，从而将聚合物粉末涂敷在任意载体上，从而得到薄膜材料。这些方法制备的薄膜无法在尺寸和厚度上得到严格控制，并且多是由颗粒状粉末组成。到目前为止，还没有合适的制备方法对尺寸、形貌、厚度上进行精确控制。随着社会的不断发展进步，对低维聚合物材料的制备和性能提出了更高的要求。

因此，为了制备形貌、尺寸、厚度可控的共价有机框架聚合物薄膜材料，并实现其广泛应用，开发新型的聚合物薄膜的制备方法对于抢占科技制高点具有重大的战略意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种二维希夫碱共价有机框架聚合物薄膜及其制备方法。

本发明提供了一种二维希夫碱类共价有机框架聚合物薄膜的方法，包括：

将蒸镀有前驱体的衬底和挥发性前驱体于同一封闭装置中相距放置并加热，使得所述对苯二甲醛挥发并在所述蒸镀有前驱体的衬底上生长，得到所述二维希夫碱类共价有机框架聚合物薄膜。

上述方法中，所述前驱体选自2,3,6,7,10,11-六氨基三苯六盐酸盐、1,3,6,8-四-(对胺基苯基)-芘、四-(4-氨基苯)乙烯和5,10,15,20-四(4-氨基苯)-21H,23H-卟啉中至少一种；

所述挥发性前驱体选自对苯二甲醛、2,5-二羟基对苯二甲醛、均苯三甲醛、2,2'-联吡啶-5,5'-二甲醛、2,5-二乙基-1,4对苯二甲醛和5-羟基间苯二甲醛中至少一种；

所述前驱体的蒸镀厚度为1-30nm；具体为10nm；该前驱体的蒸镀方法为经典的热蒸镀，也即利用超高真空分子沉积技术在衬底上进行蒸镀；

所述挥发性前驱体的用量为50-120mg；具体为100mg。

所述衬底选自铜(100)单晶、镍(100)单晶、硅衬底、氮化镓衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底、玻璃碳、高定向热解石墨中的至少一种；

所述蒸镀为超高真空有机分子沉积；具体的，沉积速度为更具体为/或/