[发明专利]一种含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于有机‑无机复合材料技术领域，公开了一种含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用。本发明所得含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料拥有较大的比表面积与更好的稳定性。本发明还提供了含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料的制备方法，摆脱了对有机溶液及高温的依赖性，大幅缩短反应时间，简化反应过程，有效提高复合材料的制备效率。本发明还提供了含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料的应用，为气体、水的吸附储存与分离、催化、传感、能量存储或转换、药物递送领域提供一种新的复合材料。

技术领域

本发明涉及有机-无机复合材料技术领域，尤其涉及一种含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

共价有机框架材料(covalent organic frameworks，COFs)是一类具有周期性孔道结构的框架晶体材料，通常是由一个或两个构建单元通过共价键连接形成，具有良好的化学稳定性和热稳定性；材料由轻质元素组成，密度较低；作为晶体材料，结构整齐，孔道均一，比表面积大，这些性质使得COFs在气体吸附、催化、光电和能量储存等诸多方面得到广泛应用。

虽然COFs具有非常多的优势，但相较于无机半导体，较差的分散性、较低的光电效率等缺陷限制了其应用范围。同时，光催化剂通常需要具备广泛吸收范围、较好的稳定性、高电荷分离效率及较强的氧化还原能力以适用于不同的应用场景，单一组分同时满足这些特性是比较困难的。因此，产生了将各种功能材料与COFs结合起来形成复合材料的策略，以综合各个组分的优点，复合形成的材料也可能会表现出不同于组分的物理和化学特性。金属卤化物钙钛矿(metal halide perovskites，MHPs)作为一种无机半导体具有可见光区光吸收高、载流子寿命长等独特的光学特性，在光电领域得到了广泛的应用。

现有共价有机框架材料的合成以最经典的质子酸-乙酸作为催化剂，反应通常需要大量有机溶剂以及高温、隔绝空气的条件，且所需反应时间长。虽然也有用过渡金属卤化物作为路易斯酸催化剂以及后续合成复合物的方案，但其对溶剂、高温与隔绝空气条件的依赖没有完全解决。同时溶剂热的方法由于隔绝空气与反应物浓度的限制，通常限制于密闭容器的大小，不利于扩大规模制备。因此，亟需研究出一种共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料的更为简便与一体化的合成反应路线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料及其制备方法与应用，解决现有复合材料制备工艺对有机溶剂、高温条件过度依赖的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料，包含结构单元Ⅰ且包含组分Ⅱ，结构单元Ⅰ的结构如下所示：

所述结构单元Ⅰ中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈独立的为H、CH₃、OH、OCH₃中的一种；

所述组分Ⅱ的化学通式为ABX₃，其中A为二甲基胺阳离子、甲胺阳离子中的一种，其中B为Sn，X为F、Cl、Br、I中的一种。

进一步的，在所述一种含有亚胺键的共价有机框架材料与金属卤化物钙钛矿复合材料中，所述结构单元Ⅰ中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈独立的为H、CH₃、OH中的一种。