[发明专利]一种硫醚基共价有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于共价有机框架材料领域，具体涉及一种硫醚基共价有机框架材料及其制备方法和应用。本发明将4,4',4”‑(1,3,5‑三嗪‑2,4,6‑三基)三[苯甲醛]，2,5‑二乙氧基对苯二酰肼和2,5‑双(2‑(乙硫基)乙氧基)对苯二甲酰肼加入到溶剂体系中，反应制得硫醚基共价有机框架材料。本发明合成产率相对较高，制备的产品对可见光具有良好的响应，具有合适的光学带隙以及良好的结构稳定性，在光催化生产H₂O₂领域产率较高，有良好的潜在应用价值，工艺操作简便，适用性强，工业应用价值高，易于推广利用。

技术领域

本发明属于共价有机框架材料领域，具体涉及一种硫醚基共价有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)被广泛用于医药，化学工业和其他领域，是常规燃料的有力替代品。目前常见的Pd基催化剂将H₂和O₂直接合成H₂O₂具有简单和绿色的优点，但由于H₂/O₂混合物具有高度爆炸性，因此迄今为止对工业应用实施来说极其危险。幸运的是，由于低成本、高效、安全和清洁等特点，光催化水氧化(WOR)和氧还原反应(ORR)直接从H₂O和O₂合成H₂O₂是一种比较有前景的绿色替代方法。

目前，为了能够获得较高的H₂O₂产率，市面上存在各种诸如无金属碳材料和石墨相氮化碳等碳基光催化剂。然而，碳材料，如碳纳米管，石墨烯衍生物和无定形多孔碳，大多是通过对多孔聚合物进行改性或热解制备的，这会导致不可控的多孔结构和无序的杂原子掺杂位点，进而限制了H₂O₂生成的效率。共价有机框架(COF)作为一类新兴的结晶多孔聚合物，是由可预先设计的构筑单体通过共价键链接而成。

本发明一直在共价有机框架材料开展持续的研究，在CN112608490A中公开了硫醚功能化的芘基共价有机框架材料及其制备方法和应用，具体公开了将2,5-双(2-(乙硫基)乙氧基)对苯二甲酰肼和1,3,6,8-四-(对醛基苯基)-芘加入到溶剂体系中，反应制得硫醚功能化的芘基共价有机框架材料，对可见光具有良好的响应，在光催化分解水制氢领域有良好的潜在应用价值。然而，该材料应用于H₂O₂生成时还存在一些不足，包括：光催化制H₂O₂的产率相对不高、太阳能利用率相对较低等限制。

因此，需要开发一种应用于光催化合成H₂O₂的硫醚基共价有机框架材料(TDB-COF)，通过精准的孔道设计、明确的结构框架、可调节的孔隙率和有序的单分散活性位点，使其具有较好的可见光响应、合适的光学带隙和能带结构，提升制备H₂O₂的产率和效率。

发明内容

针对现有技术的改进需求，本发明提供一种硫醚基共价有机框架材料及其制备方法和应用，本发明通过溶剂热反应合成得到一种基于多组分策略的TDB-COF，具有合适的光学带隙以及良好的结构稳定性，在光催化生产H₂O₂领域产率较高，由此解决现有芘基共价有机框架材料效率低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种硫醚基共价有机框架材料，结构式如式(1)所示：

其中，所述式(1)中苯环上连接的“-----”表示省略的重复结构单元。