【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米材料制備領域，具體是一種在任意基底上通過修飾聚多巴胺作為中間層，可控生長高質量sp2碳共軛二維共價有機框架(2d?sp2c-cofs)薄膜的制備方法。
技術介紹
1、sp2碳共軛二維共價有機框架(2d?sp2c-cofs)作為一類新興的具有結晶性的有機多孔聚合物，具有質量輕、穩定性好、高的平面共軛性等特征，有利于電荷的離域與傳輸，因而在光電器件以及光/電催化等領域具有突出的應用潛力。相比于傳統的亞胺鍵或硼酸酯鍵連接的2d?cofs，2d?sp2c-cofs具有更好的面內π共軛結構和高化學穩定性，因而具有更優異的光電化學性質。此外，規則的孔道結構，可以提供良好的催化活性位點，高比表面積和多孔性，可以促進反應物和產物的擴散和傳輸。
2、然而，常規的溶劑熱法制備得到的2d?sp2c-cofs是以粉末的形式存在，一般只能通過真空過濾或分散液滴涂等方式來制備薄膜器件，存在堆積不致密、層數可控性差、取向無規、表面不均一、與基底作用力弱等缺陷，從而不利于二維材料的面內電荷傳輸及相應功能的發揮。其次cof粉末的顆粒形態使得其內部活性位點難以完全暴露，導致材料的有效利用率降低。因而，大面積、高質量2d?sp2c-cofs薄膜材料的制備是一個亟待解決的難題。
技術實現思路
1、鑒于以上問題，本專利技術的目的是提供一種在任意基底上生長高質量sp2碳共軛二維共價有機框架(2dsp2c-cofs)薄膜的方法。
2、為達到上述目的，本專利技術采用下述技術方案：
...【技術保護點】
1.一種在任意基底上生長sp2碳共軛二維共價有機框架(2D?sp2C-COFs)薄膜的方法，其特征在于所述方法包括以下幾個步驟：步驟一：將基底材料進行清洗，以去除表面的雜質，確保基底表面的干凈和平整。步驟二：稱取三(羥甲基)氨基甲烷(Tris)溶于去離子水中，加入鹽酸調節pH呈堿性得到Tris緩沖液，隨后將鹽酸多巴胺溶于Tris緩沖液中，然后將預處理后的基底浸入多巴胺溶液中，攪拌溶液，通過在堿性環境下多巴胺自聚合反應在基底表面形成一層均勻且牢固的PDA薄膜。步驟三：將表面生長了PDA的基底放置于2D?sp2C-COF反應體系中，體系中包括2Dsp2C-COFs合成所需的帶側鏈醛基和活化(亞)甲基的兩類單體以及催化劑、溶劑等，超聲一段時間，然后在液氮浴中速凍，真空封管。步驟四：在一定溫度下加熱反應，反應結束經過一定溶劑后處理得到在基底上沉積與生長的2D?sp2C-COF薄膜。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述基底包括ITO，硅片，石英片，氟化鈣窗片，玻璃，聚四氟乙烯等。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟二中，pH的范
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟二中，Tris緩沖液的濃度是5-6×10-3mol/L，攪拌速率控制在200-500r/min，沉積時間控制在30min-96h。
5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述帶側鏈醛基單體是下述的任意一種：4,4',4”-(1,3,5-三嗪環-2,4,6-三基)三苯甲醛，對苯二甲醛，聯苯二甲醛，均苯三甲醛，1,4-二溴對苯二甲醛，三醛基間苯三酚，2,4,6-三羥基苯-1,3,5-三甲醛，2,5-二羥基對苯二甲醛。
6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述帶活化(亞)甲基的單體是下述的任意一種：(3-磺基丙基)-2,4,6-(三甲基)吡啶和1,3,5-三甲基三嗪，N,4,6-三甲基-1,3,5-三嗪-2-胺，4-異丁基-6-甲基-1,3,5-三嗪-2-胺，2-氯-4,6-二對甲苯基-1,3,5-三嗪。
7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述催化劑是下述的至少一種：醋酸，三氟乙酸，4-二甲氨基吡啶，氫氧化鈉，氫氧化鉀。
8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述有機溶劑是下述的任意一種或兩種：去離子水，鄰二氯苯，正丁醇，均三甲苯，1,4-二氧六環，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺。
9.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟三中，超聲時間為30min，液氮冷凍時間為5-10min；真空處理時間為5-10min。
10.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟四中，加熱反應的溫度為120-160℃，加熱反應時間為72h。
...【技術特征摘要】
1.一種在任意基底上生長sp2碳共軛二維共價有機框架(2d?sp2c-cofs)薄膜的方法，其特征在于所述方法包括以下幾個步驟：步驟一：將基底材料進行清洗，以去除表面的雜質，確保基底表面的干凈和平整。步驟二：稱取三(羥甲基)氨基甲烷(tris)溶于去離子水中，加入鹽酸調節ph呈堿性得到tris緩沖液，隨后將鹽酸多巴胺溶于tris緩沖液中，然后將預處理后的基底浸入多巴胺溶液中，攪拌溶液，通過在堿性環境下多巴胺自聚合反應在基底表面形成一層均勻且牢固的pda薄膜。步驟三：將表面生長了pda的基底放置于2d?sp2c-cof反應體系中，體系中包括2dsp2c-cofs合成所需的帶側鏈醛基和活化(亞)甲基的兩類單體以及催化劑、溶劑等，超聲一段時間，然后在液氮浴中速凍，真空封管。步驟四：在一定溫度下加熱反應，反應結束經過一定溶劑后處理得到在基底上沉積與生長的2d?sp2c-cof薄膜。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述基底包括ito，硅片，石英片，氟化鈣窗片，玻璃，聚四氟乙烯等。
3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟二中，ph的范圍需調控至8.0-9.0。
4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟二中，tris緩沖液的濃度是5-6×10-3mol/l，攪拌速率控制在200-500r/min，沉積時間控制在30min-96h。
5.如權利要求...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王華平，薛惠紋，張志軒，李旭兵，
申請(專利權)人：首都師范大學，
類型：發明
國別省市：
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