[发明专利]一种亚胺键纳米级共价有机骨架及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种亚胺键纳米级共价有机骨架及其制备方法。所述制备方法包括：a)将含有氨基的单体、含有醛基的单体和有机溶剂混合，得到混合液；b)将所述混合液和催化剂混合，除去有机溶剂后，得到亚胺键纳米级共价有机骨架。本发明利用含有氨基的单体和含有醛基的单体的希夫碱反应，通过溶剂挥发法，制得多种高度结晶、尺寸均一、形貌规则的亚胺键纳米级共价有机骨架颗粒。不同于传统的溶剂热法，本发明中的溶剂挥发法反应条件温和，操作步骤简单，反应在常压室温或者低温加热下即可进行；反应快速，反应时间由1～9天缩短为0.5～12h，大大节省了时间成本；且该种制备方法的影响因素较少，可重复性强。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种亚胺键纳米级共价有机骨架及其制备方法。

背景技术

随着网状化学的发展，新一代结晶多孔材料即共价有机骨架材料于2005年被首次提出，并在近十几年发展迅速。共价有机骨架材料(COFs)由H、B、C、N和O等轻元素组成，通过强共价键巧妙地将有机建筑单元整合成周期性有序但延伸的聚合物，具有结构多样、孔径可调、高比表面积、高稳定性和低密度等独特的优势。迄今为止，COFs已经被广泛应用于分离、催化、传感、光电子学、能源与环境科学、生物医学等领域，展现出了巨大的潜力。

然而，COFs的发展极大地受到了其合成方法的限制。传统的合成方法主要包括溶剂热合成、微波合成、离子热合成、机械化学合成、界面合成以及常压溶液合成等。其中，最普适和常用的合成方法是溶剂热法，已报道的大多数COFs都是通过该方法所合成。对于溶剂热法，反应通常需要在低压高温(80～120℃)的密闭容器中进行1～9天，虽然在很大程度上实现了产物的结晶化和多孔化，但仍存在反应速度慢、反应条件相对苛刻、反应时间长等缺点。例如：公开号为CN113087917A的专利公开了一种2D共价有机骨架材料及其制备方法和应用，利用溶剂热法制备了一系列化学性质稳定、孔径大小可控的2DCOFs，其反应步骤包括脱气处理、加热反应、过滤洗涤、索氏提取以及干燥处理，反应温度高达90～150℃，反应时间长达60～90h。这种方法反应步骤复杂、条件苛刻、耗时较长。

因此，开发条件温和、简便快速、可大规模制备的新型合成方法刻不容缓，有望实现COFs的工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种亚胺键纳米级共价有机骨架及其制备方法，本发明提供的制备方法条件温和、简便快速。

本发明提供了一种亚胺键纳米级共价有机骨架的制备方法，包括以下步骤：

a)将含有氨基的单体、含有醛基的单体和有机溶剂混合，得到混合液；

b)将所述混合液和催化剂混合，除去有机溶剂后，得到亚胺键纳米级共价有机骨架。

优选的，所述含有氨基的单体包括1,3,5-三(4-氨基苯基)苯、2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪、对苯二胺和三(4-氨基苯基)胺中的至少一种。

优选的，所述含有醛基的单体包括2,5-二乙烯基对苯二甲醛、2,5-二甲氧基对苯二甲醛、2,5-二羟基对苯二甲醛、1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯和均苯三甲醛中的至少一种。

优选的，所述含有氨基的单体和含有醛基的单体的摩尔比为2～5：2～5。

优选的，所述有机溶剂包括乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷和乙酸乙酯中的至少一种。

优选的，所述催化剂为冰醋酸。

优选的，所述含有氨基的单体与所述催化剂的用量比为0.02～0.05mmol：0.5～5mL。

优选的，除去有机溶剂的方法包括：在常压室温下搅拌至有机溶剂挥发完全，或在40～70℃下加热至有机溶剂挥发完全；

除去有机溶剂的时间为0.5～12h。