基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料及其制備方法與應用技術

本發明專利技術公開了一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料及其制備方法與應用。所述基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料具有如下式中所示的結構：本發明專利技術制備的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料具有高的結晶性和比表面積，孔徑分布均一并且熱穩定性較好，同時所述基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料可應用于與配合的二價鎳共催化C

【技術實現步驟摘要】
基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料及其制備方法與應用


[0001]本專利技術屬于有機功能材料領域，具體涉及以一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料及其制備方法與應用。

技術介紹

[0002]C
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N交叉偶聯是一類重要的反應，在化學、材料科學、生物學和醫學領域具有深遠的影響。傳統金屬催化C
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N交叉偶聯需要高溫及強堿，條件苛刻。而金屬和有機小分子共催化的C
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N交叉偶聯反應條件溫和，但仍有催化劑難以回收、催化效率因聚集效應降低的問題。因此，合成一類異相催化劑來解決以上問題很有意義。
[0003]共價有機框架(Covalent Organic Framework，COF)是一種由輕質元素和強共價鍵構成的結構高度規則的多孔材料，具有低密度、高穩定性和大的表面積的特點，并廣泛應用于吸附與分離、催化、儲能、傳輸和傳感等領域。
[0004]COFs在催化反應上有很好的應用前景。首先，COFs結構可以被預先設計或后修飾，進而適用于各種應用場景，其中包括異相催化。其次，COFs普遍表現出優秀的熱穩定和溶劑穩定性，作為催化劑使用具有易于回收、可循環使用的優點。而且COFs比表面積大且富含孔道，增大了與反應底物接觸面積并起到選擇底物進入的作用。但是，目前應用于催化C
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N交叉偶聯反應的COFs粉晶實例極少，一方面是因為材料結構設計，特別是前驅體的設計存在很大的難度；另一方面是因為得到結晶度高的COFs比較困難，需要進行大量的條件篩選。因此，開發新型可應用催化C
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N偶聯反應的COFs具有重要意義并極具挑戰。

技術實現思路

[0005]本專利技術的主要目的在于提供一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料及其制備方法與應用，以克服現有技術的不足。
[0006]為實現前述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案包括：
[0007]本專利技術實施例提供了一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料，所述基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料如式(I)或式(II)所示的結構：
[0008][0009]本專利技術實施例還提供了一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料的制備方法，其包括：
[0010]在保護性氣氛下，使包含芳基二胺類物質、芳基醛類物質、醋酸水溶液和溶劑的均勻混合反應體系于100～150℃反應3～7天，制得基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料。
[0011]本專利技術實施例還提供了前述方法制備的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料。
[0012]與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：本專利技術使用5，5
′
，5
″?
(苯
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1，3，5
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三基)三吡啶甲醛為核心單體，在溶劑熱的條件下合成亞胺鍵連的二維共價有機框架材料；本專利技術制備的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料具有高的結晶性和比表面積，孔徑分布均一并且熱穩定性較好，同時具有熒光發射特性。而且，本專利技術制備的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料可應用于配合二價鎳催化C
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N交叉偶聯反應，同時在功能性有機材料領域具有良好的應用前景。
附圖說明
[0013]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1和圖2分別是本專利技術實施例1～2中所得基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料TPTD
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PPDA
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COF和TPTD
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DAPO
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COF紅外光譜圖；
[0015]圖3是本專利技術實施例1～2中所得基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料TPTD
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PPDA
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COF和TPTD
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DAPO
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COF的粉末X射線衍射圖；
[0016]圖4是本專利技術實施例1～2中所得基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料TPTD
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PPDA
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COF和TPTD
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DAPO
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COF的氮氣吸附
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脫附等溫線圖；
[0017]圖5是本專利技術實施例1～2中所得基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料TPTD
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PPDA
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COF和TPTD
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DAPO
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COF的孔徑分布圖；
[0018]圖6是本專利技術實施例1～2中所得基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料TPTD
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PPDA
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COF和TPTD
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DAPO
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COF的熱重分析曲線圖；
具體實施方式
[0019]鑒于現有技術的缺陷，本案專利技術人經長期研究和大量實踐，得以提出本專利技術的技術方案，其主要利用席夫堿縮合形成基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料。
[0020]下面將對本專利技術的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然所描述的實施例是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0021]本專利技術實施例的一個方面提供了一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料，所述有機框架材料有如式(I)或式(II)所示的結構：
[0022][0023]在一些較為具體的實施方案中，所述基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料具有長程有序的晶態結構。
[0024]進一步的，所述具有式(I)所示結構的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料的比表面積為1960～2000m2/g，孔徑為1.0～1.5nm；
[0025]所述具有式(1I)所示結構的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料的比表面積為600～650m2/g，孔徑為1.5～2.0nm。
[0026]本專利技術中，所述具有式(I)所示結構的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料命名為TPTD
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DDPA
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COF；
[0027]所述具有式(II)所示結構的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料命名為TPTD
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DAPO
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COF。
[0028]本專利技術實施例的另一個方面還提供了一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料的制備方法，其包括：
[0029]在保護性氣氛下，使包含芳基二胺類物質、芳基醛類物質、醋酸水溶液和溶劑的均勻混合反應體系于100～150℃反應3～7天，制得基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料。
[0030]在本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料，其特征在于：它具有如式(I)或式(II)中所示的結構：2.根據權利要求1所述的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料，其特征在于：所述基基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料具有長程有序的晶態結構；和/或，所述具有式(I)所示結構的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料的比表面積為1960～2000m2/g，孔徑為1.0～1.5nm；和/或，所述具有式(II)所示結構的基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料的比表面積為600～650m2/g，孔徑為1.5～2.0nm。3.一種基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料的制備方法，其特征在于包括：在保護性氣氛下，使包含芳基二胺類物質、芳基醛類物質、醋酸水溶液和溶劑的均勻混合反應體系于100～150℃反應3～7天，制得基于三吡啶三甲醛的二維共價有機框架材料。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述芳基醛類物質包括5，5
′
，5
″?
(苯
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1，3，5
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三基)三吡啶甲醛；所述芳基二胺類物質包括對苯二胺和10
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甲基吩噁嗪
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2，7
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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜亞，李震，譚曉宇，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：