[发明专利]一种含有Salen基团共价有机框架材料的制备与用途

说明书

本发明属于共价有机框架材料领域，具体涉及一种化合物的合成及含有Salen单元的共价有机骨架材料及其制备方法和用途。其结构单元为六方晶系晶体结构，晶胞参数a为b为c为α为90°、β为90°、γ为120°。由于材料结构的独特性导致其可作为光催化剂，在可见光驱动下直接进行气固催化反应将二氧化碳还原为一氧化碳。

技术领域

本发明属于共价有机骨架材料领域，具体涉及一种新型化学物的合成及含有Salen 结构共价有机骨架材料的制备以及其在光催化气固二氧化碳还原中的应用。

背景技术

人类长期以来高度依赖化石燃料作为主要能源来源，而化石燃料过量使用伴随着大量的温室气体排放，2021年大气中温室气体CO₂的含量已达到417ppm(警戒线为350ppm)，导致的环境问题严重威胁着人类的生存。将CO₂转化为能源的碳资源循环利用，是解决能源短缺和环境问题的最佳方式。“人工光合成”技术是以效仿绿色植物光合作用为原理，以太阳能为驱动力，利用光催化剂在常温常压的条件下将CO₂和H₂O转化为能源或高附加值化学品，由于太阳能取之不尽用之不竭，相对于热催化和电催化的碳资源循环利用，光催化更符合可持续发展理念，是理想的CO₂转化和再利用途径。

光催化反应中催化剂的活性位点对CO₂的吸附过程至关重要，但是常温常压条件下光催化剂的活性位点仍然无法与CO₂进行高密度接触，这导致吸附过程的缓慢拖延整个催化过程。因此提高光催化剂的催化能力可以通过提高催化剂的CO₂吸附能力以达到目的。目前提高吸附能力的手段是构筑多孔材料以提高材料的吸附能力，作为晶态多孔材料的共价有机框架材料(COFs)由于其大比表面积和晶态结构和结构的可调节性是经典的晶态多孔材料共价有机框架材料(COFs)是继MOFs之后发展起来的一类结构稳定的晶态多孔框架材料。是由强共价键(C＝N,C-N,C＝C键等)有序连接有机分子构筑的二维或三维多孔结构。作为晶态多孔结构材料，COFs具有突出的比表面积和气体吸附能力和突出的比表面积和气体吸附能力。COFs 具有在水、有机溶剂和酸碱性条件下高稳定性的突出优势。并且可以通过引入金属离子的方式同时构筑具有强吸附能力和高催化活性的金属位点。另外，二维结构(2D)的COFs多由刚性共轭结构单体连接而成，分子具有大的平面共轭体系和层间强的π-π作用，这种层内和层间的共轭作用有利于电荷的传输和材料对可见光的吸收。当前，COFs已成为新一类可见光响应的催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型化合物的合成及含有Salen共价有机骨架材料的制备方法和在光催化气固二氧化碳还原中的应用。

本发明采用的技术方案为：

一种含有Salen结构共价有机骨架材料，其特征在于结构单元属于六方晶系P3空间群，晶胞参数a为b为c为α为90°、β为90°、γ为120°。

上面所述新型化合物的合成方法，其特征为包括以下步骤：(1)将1,3,5-三嗪-2,4,6- 三(4’-羟基-3’-甲氧基)苯、六次亚甲基四氨、三氟乙酸一次加入到圆底烧瓶中，在80～100℃加热回流，反应5～10小时后，用冰乙酸进行水解。

过滤步骤(1)中得到的粗产物，并使用冰乙酸、二氯甲烷、乙醇多次洗涤至滤液为无色，在100～150℃真空干燥箱中保持24～120小时蒸发溶剂后，得到黄色固体的新型化合物。

步骤(1)中称取物质的量比为2:3～3:2的1,3,5-三嗪-2,4,6-三(4’-羟基-3’-甲氧基)苯与六次亚甲基四氨至圆底烧瓶中。

步骤(1)中称取的三氟乙酸的的体积为10～50mL。

步骤(1)中称取的冰乙酸的物质的量的浓度为3～6mol L^-1，加入冰乙酸的体积为10～50mL。