[发明专利]含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料及其合成方法

权利要求书

1.含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料，其特征在于，该多孔共价有机框架材料呈亚氨基连接的含有笼状单元的三嗪结构，其结构式为：

式中，表示取代位。

2.根据权利要求1所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照物质的量比为1:2～4的比例，分别取Cage-3NH₂和吸酸剂溶于无水二甲基亚砜中，充分混匀后制得悬浊液A，备用；

其中，Cage-3NH₂的结构式为：

S2、取与步骤S1中的Cage-3NH₂相同摩尔量的Cage-3Cl溶于无水二甲基亚砜中，充分混匀后制得溶液B，备用；

其中，Cage-3Cl的结构式为：

S3、将步骤S2制得的溶液B滴加至步骤S1制得的悬浊液A中，之后，将所得混合溶液于氮气保护和120～180℃油浴加热环境下，进行搅拌回流反应12～48h，自然冷却至室温后，得到反应产物，备用；

S4、对步骤S3制得的反应产物进行抽滤，并依次采用N,N’-二甲基甲酰胺、去离子水和甲醇对所得滤饼分别进行洗涤2～3次，直至洗涤后所得液体呈无色状态，之后，100℃真空干燥12-24h，即得深褐色粉末状目标产物Cage-COF。

3.根据权利要求2所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述的吸酸剂为三乙胺、N,N’-二异丙基乙胺或氢氧化钾。

4.根据权利要求3所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于：所述的吸酸剂为氢氧化钾。

5.根据权利要求4所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于：所述Cage-3NH₂和氢氧化钾的物质的量比为1:3。

6.根据权利要求2所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所用无水二甲基亚砜的量与步骤S1中无水二甲基亚砜的量相同。

7.根据权利要求2所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，所述的油浴温度为160℃，反应时间为24h。

8.根据权利要求2所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中Cage-3NH₂的制备方法为：

按照摩尔比为1:240的比例，分别取Cage-3Cl和氨水作为原料，之后，按照0.5mol/L的比例，取1,4-二氧六环溶液与预先称取的Cage-3Cl进行充分混合，并将所得混合物置于反应釜内，之后，将反应釜置于冰水浴中，再将预先称取的氨水逐滴滴加至反应釜内，在充入氩气保护条件下，密封反应釜，于140℃恒温环境下进行连续反应5h，之后，自然冷却至室温，过滤后，用水对所得滤饼进行洗涤，在用甲醇进行重结晶后，即得亮黄色结晶状产物Cage-3NH₂。

9.根据权利要求2所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中Cage-3Cl的制备方法为：

按照摩尔比为2:3:3.6的比例，分别取无水间苯三酚、三聚氯氰和N,N’-二异丙基乙胺作为原料，之后，将该三种原料分别溶于丙酮溶液中，制得间苯三酚丙酮溶液、三聚氯氰丙酮溶液和N,N’-二异丙基乙胺丙酮溶液，之后，将制得的间苯三酚丙酮溶液和三聚氯氰丙酮溶液以12-13mL/h的滴加速度滴加至N,N’-二异丙基乙胺丙酮溶液中，然后，将所得混合溶液于不断搅拌条件下进行连续反应90-100h，之后，对所得反应产物进行旋蒸除去溶剂，再利用石油醚和乙酸乙酯配制成的展开剂进行色谱柱层析纯化，即得淡黄色结晶状产物Cage-3Cl。

10.根据权利要求9所述的含有笼状单元结构的多孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于：所述间苯三酚丙酮溶液和三聚氯氰丙酮溶液的滴加速度相同。