[发明专利]一种共价-有机骨架材料及其制备方法

说明书

本发明涉及共价‑有机骨架材料技术领域，提供了一种共价‑有机骨架材料及其制备方法。本发明提供的共价‑有机骨架材料由氯化1,3,5(4‑醛基吡啶基)三嗪和2,4,6‑三甲基‑1,3,5‑三嗪聚合得到，是一种新型的共价‑有机骨架材料。该共价‑有机骨架材料具有较宽阔孔道，是一种多孔晶型结构材料，有较高的热稳定性，在光催化、存储、气体吸附和耐热材料领域有广阔的应用前景。本发明提供的制备方法步骤简单，容易操作。

技术领域

本发明涉及共价-有机骨架材料技术领域，尤其涉及一种共价-有机骨架材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料是指具有互相接连的洞孔或者有封闭网络状空间结构的有机材料。在众多的化学材料研究中，多孔材料由于其特殊的表面积和低的骨架密度，可广泛应用于存储、气体吸附、传感、界面化学、分离、催化、储能、光伏材料等领域。多孔材料可以根据孔径的大小可以分为三种：微孔，介孔，和大孔。孔径的大小的不同，也导致了各种性能的不同。

金属有机骨架材料(MOFs)起源于上世纪90年代，由金属和有机配体组成，因此也称为金属-有机聚合物，由于其比表面积大，孔隙率高等特点，具有极大的科学兴趣和研究。所以近二十年来，以无机有机杂化物质为主体的有序多孔金属有机骨架材料逐渐兴起。其特点是比表面积大、物理化学性质可调，对非线性光学、磁性材料、超导材料和储氢材料等新领域的功能区域更容易，具有潜在的应用前景。

共价有机骨架材料(COFs)相对于金属有机骨架材料来说比表面积更大，孔隙率更高，而且密度更轻，可以更容易地储存气体。COFs完全由C、H、O、N、B等非金属元素组成，具有规则孔结构和均一的孔分布以及较好的耐热性和很高的表面积。2005年，Cote团队采用拓扑设计原理，首次采用1,4-苯硼酸(BDBA)缩聚和1,4-六羟基苯和苯硼酸和/或Fe(HHTP)从自缩合共价有机骨架聚合物合成了COF-1和COF-5。随后，有机共价骨架聚合物的研究取得了重大进展。2005年，Yaghi等人利用醛胺缩合反应制备出席夫碱连接的COF-300，随后使用三维构型单体合成的COF-102和COF-103。2008年，Kuhn等以ZnCl₂作为催化剂，在大于400℃的温度条件下采用的高温离子热合成技术，制备出了三嗪基共价有机骨架聚合物CTFs，所得材料具有与COF-1类似的晶型结构。

近年来，构建不同结构的共价有机骨架材料成为研究热点，研究新型结构的共价-有机骨架材料具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种共价-有机骨架材料及其制备方法。本发明提供的共价-有机骨架材料由氯化1,3,5(4-醛基吡啶基)三嗪和2,4,6-三甲基-1,3,5-三嗪聚合得到，是一种新型的共价-有机骨架材料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种共价-有机骨架材料，由氯化1,3,5(4-醛基吡啶基)三嗪和2,4,6-三甲基-1,3,5-三嗪聚合得到，具有式I所示结构：

本发明提供了上述方案所述共价-有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：

将氯化1,3,5(4-醛基吡啶基)三嗪和2,4,6-三甲基-1,3,5-三嗪进行聚合反应，得到具有式I所示结构的共价-有机骨架材料。

优选的，所述氯化1,3,5(4-醛基吡啶基)三嗪的制备方法包括以下步骤：将4-吡啶醛和三聚氯氰进行亲核取代反应，得到氯化1,3,5(4-醛基吡啶基)三嗪。

优选的，所述亲核取代反应用溶剂包括四氢呋喃、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺和二恶烷中的一种或几种。

优选的，所述4-吡啶醛和三聚氯氰的摩尔比为(2～4):(0.8～1.2)。

优选的，所述亲核取代反应在无氧条件下进行；所述亲核取代反应在回流条件下进行，反应时间为46～50h。