[发明专利]一种原位生长的木材纤维素基共价有机框架化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位生长的木材纤维素基共价有机框架化合物及其制备方法，属于共价有机框架化合物材料领域。本发明要解决现有制备共价有机框架化合物的方法生物相容性的技术问题。本发明以大孔道木材纤维素为原料，将木材纤维素通过物理浸渍在共价有机框架化合物所需的前体分子溶液中，在催化剂作用下制备出木材纤维素基共价有机框架化合物。本发明的木材纤维素基共价有机框架化合物，绿色环保，经济价值高，生物相容性好。

技术领域

本发明涉及共价有机框架化合物的完整制备过程，其中涉及包括原位生长的木材纤维素基共价有机框架化合物的制备方法。

背景技术

共价有机框架(COF)是一类通过有机前体之间的反应形成二维或三维结构的材料，从而形成强共价键，从而提供多孔、稳定和结晶材料。由于COF具有特殊的孔隙率，已被广泛用于气体分离、催化降解等方面。

天然木材作为一种自然界中广泛且大量存在、绿色环保、机械强度高、生物可降解性能良好的可持续发展材料，天然木材通过一系列后处理得到具有大比表面积、大孔道等结构特点的木材纤维素。由于传统的制备COF方法仅限于COF自身的合成，无法将其与生物质相结合，因此在木材纤维素孔道和表面可通过原位生长方法制备木材纤维素基COF材料，从而提高COF自身与生物质的相容性和比表面积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原位生长的木材纤维素基共价有机框架化合物的制备方法；利用木材纤维素本身具有大比表面积、大孔道结构的特点，通过物理浸渍将其制备成木材纤维素基共价有机框架化合物，从而实现以木材纤维素为基底制备共价有机框架化合物的方法。本发明方法制备简便，绿色环保，解决共价有机框架化合物(COF)无法与生物质相结合的问题，提高共价有机框架化合物的比表面积。

为了解决上述技术问题，本发明采取了以下的技术方案：

本发明的目的在于提供一种原位生长的木材纤维素基共价有机框架化合物，所述的木材纤维素基共价有机框架化合物是以大孔道木材纤维素为基底，通过物理浸渍将共价有机框架化合物前体分子固定在木材纤维素孔道中，共价有机框架化合物前体分子是由胺类化合物与醛类化合物组成。

本发明的目的在于提供一种原位生长的木材纤维素基共价有机框架化合物的制备方法，具体是按下述制备步骤进行的：

步骤一、将基底在液氮中迅速冷冻30分钟，再在-80℃～-50℃下冻干至少24h，即得到蓬松的木材纤维素(命名为DLW)；

步骤二、将胺类化合物与醛类化合物加入极性溶剂中，超声溶解，得到溶液，然后室温下将经步骤一处理的木材纤维素浸渍在溶液中至少12h；

步骤三、然后在120℃、氮气氛围下，加入催化剂，反应至少72h；

步骤四、然后放入索氏提取器中，索提至少12h；

步骤五、然后在液氮中迅速冷冻10分钟，再在-80℃～-50℃下冻干至少24h，即得到原位生长的木材纤维素基共价有机框架化合物(命名为DLW@COF)。

进一步地限定，胺类化合物与醛类化合物的摩尔量比为1:(3～5)。

进一步地限定，胺类化合物摩尔量与木材纤维素质量的比为0.1mmol:100mg。

进一步地限定，所述胺类化合物为芳基胺类化合物，如4,4,4-三嗪-2,4,6-三基三苯胺等。

进一步地限定，所述醛类化合物为芳基醛类化合物，如对苯二甲醛等。

进一步地限定，所述基底经过脱木素处理。

进一步地限定，所述脱木素处理是将天然木材利用甲苯/乙醇体系脱蜡处理；然后将脱蜡的木材通过强碱溶液脱木素处理，避光处理，再经漂白、漂洗，即完成。