[发明专利]一种二氧化碳诱导的纳米孔氢键有机框架材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种二氧化碳诱导的纳米孔氢键有机框架材料及其制备方法与应用。所述纳米孔HOF材料的制备方法包括如下步骤：S1、将有机配体溶于有机溶剂中，然后加入溶剂与水的混合液得到反应体系；S2、向反应体系中泵入CO₂，在搅拌条件下进行反应即得；有机配体为1,3,6,8‑四（4‑羧基苯）芘。本发明提供的纳米孔HOF材料（p‑PFC‑1材料），具有独特的周期性纳米孔结构（纳米孔宽度~13 nm）、优秀的光吸收性能、有效的电子‑空穴对分离效率和优异的光电性能，在温和条件下对光催化胺氧化偶联为亚胺具有优异的催化活性。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳诱导的纳米孔氢键有机框架材料及其制备方法与应用，属于氢键有机框架材料制备领域。

背景技术

氢键有机框架(hydrogen-bonded organic framework,HOF)作为一种由有机配体通过氢键相互作用自组装而成的新型微孔晶体材料，近年来受到了广泛的关注。HOFs有很多固有的优点，如结晶度高、比表面积大、合成条件温和、毒性低、孔径可调、易重结晶再生等。由于这些独特的性质，HOFs在气体储存和分离、手性分离、化学传感、质子传导、光致发光、药物输送、酶封装、催化等方面具有广泛的应用。尤其是HOFs在催化方面的应用吸引了广泛关注。然而，由于其无金属的特性，单一HOF的催化活性较低。因此，通常需要在HOF中引入另一种催化活性相，如金属、半导体、氧化还原活性单元或金属配合物等，以提高其催化性能。但在HOFs中引入第二相会导致催化剂合成和相分离的复杂。因此，开发具有高催化性能的单一HOF催化剂具有重要的意义，但仍具有挑战性。

发明内容

本发明的目的是提供一种CO₂诱导的纳米孔HOF材料，所制备的纳米孔p-PFC-1材料能在温和条件下光催化胺氧化偶联为亚胺，具有优异的催化活性。

本发明所提供的纳米孔HOF材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将有机配体溶于有机溶剂中，然后加入溶剂与水的混合液，得到反应体系；

S2、向所述反应体系中泵入CO₂，在搅拌条件下进行反应即得到所述纳米孔HOF材料。

上述的制备方法中，步骤S1中，所述有机配体可为1,3,6,8-四(4-羧基苯)芘(H₄TBAPy)、2,4,6-三(4-羧基苯基)-1,3,5-三嗪、1,2,4,5-四(4-羧基苯基)苯或5,5′-二(乙酰氨基)-二间苯甲酸；

当采用所述1,3,6,8-四(4-羧基苯)芘作为有机配体时，得到的纳米孔HOF材料为p-PFC-1材料；

所述有机溶剂可为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜或甲氧基苯；

所述溶剂可为乙醇、甲醇、异丙醇或正己烷，

所述混合液中，所述溶剂与所述水的体积比可为1：0.5～3，优选1：1；

所述混合液可使产物析出。

将所述反应体系转移至反应釜中再泵入所述CO₂。

上述的制备方法中，步骤S1中，所述有机溶剂的用量可为：10～120mL/1mol所述有机配体，优选：50～60mL/1mol所述有机配体；

所述混合液中所述溶剂的用量可为：10～120mL/1mol所述有机配体，优选：40～50mL/1mol所述有机配体；

所述混合液中所述水的用量可为：10～120mL/1mol所述有机配体，优选：40～50mL/1mol所述有机配体。