一種共價有機框架材料的合成方法及應用的製作方法
2023-05-20 03:09:41
一種共價有機框架材料的合成方法及應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種共價有機框架材料的合成方法。該方法包括如下步驟：將均苯三甲醛和2,5-二（N,N-二甲基）氨基-1,4-苯二醯肼在有機溶劑中混合均勻後，在醋酸的催化下反應得到共價有機框架材料，所述均苯三甲醛與2,5-二（N,N-二甲基）氨基-1,4-苯二醯肼的摩爾比1:（0.5～3）。採用方法得到的共價有機框架材料具有較大的比表面積和規整的、孔徑可調的孔道結構，從而有利於光吸收和催化過程中反應物及產物的傳質，可作為光催化劑。該材料對2-苯基-1,2,3,4-四氫異喹啉與硝基甲烷的脫氫偶聯反應的產率可由無催化劑時的39%提高到89%。
【專利說明】一種共價有機框架材料的合成方法及應用
【技術領域】
[0001]本發明屬於有機功能材料領域，具體涉及一種共價有機框架材料的合成方法及該共價有機框架材料的應用。
【背景技術】
[0002]近年來光催化技術引起了眾多化學家的廣泛研究興趣。目前絕大多數用於光催化的材料都是無機(Ti，Ga，Si，W等)半導體材料，但是這些無機半導體材料因為其禁帶帶寬往往比較大，普遍存在光利用效率低的缺點。而且大部分無機半導體材料的吸收都在紫外區或者近紫外區，從而對太陽光的利用不足。最近，純有機骨架的氮化碳(C3N4)半導體也被用於光催化，但是氮化碳材料存在合成條件苛刻和不易官能團化等缺點。因此，繼續尋找新的、在可見光區內有較好吸收的光催化材料是光催化領域內亟需解決的問題。
[0003]共價有機框架材料(COF)是一種具有晶型結構的新型有機多孔材料，與無機材料相比較，其具有結構(比表面積、孔徑等)可調和易官能團化等優勢，因此COF材料在氣體存儲/吸附、光電、催化等領域具有很好的應用前景。目前已有小組開始關注COF材料的光電性質，但是迄今為止，尚未見到將COF材料用於光催化的報導。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種共價有機框架材料的合成方法，採用本發明合成方法得到的共價有機框架材料可用於光催化反應。
[0005]本發明實現上述目的所採用的技術方案如下:
一種共價有機框架材料的合成方法，包括如下步驟:將均苯三甲醛和2，5- 二(N，N- 二甲基)氨基-1，4-苯二醯肼在有機溶劑中混合均勻後，在醋酸的催化下反應得到共價有機框架材料，所述均苯三甲醛與2，5- 二(N，N- 二甲基)氨基-1，4-苯二醯肼的摩爾比1: (0.5~3)。
[0006]進一步，所述有機溶劑為乙醇、二氧六環或二氯甲烷。
[0007]在反應液中，均苯三甲醛與2，5- 二(N，N- 二甲基)氨基-1，4_苯二醯肼的起始總濃度為I~100g/Lo
[0008]進一步，均苯三甲醛與2，5- 二(N，N- 二甲基)氨基-1，4_苯二醯肼的起始總濃度優選為I~50g/L，更進一步可選10~50g/L，最優的為20~30g/L。
[0009]進一步，所述均苯三甲醛與2，5- 二(N，N- 二甲基)氨基-1，4_苯二醯肼的摩爾比1:1.5。
[0010]進一步，在反應液中還加有均三甲苯，加入的均三甲苯起著模板劑和溶劑的作用。
[0011]進一步，所述均三甲苯佔反應液總體積的O~90%。優選為60~80%。
[0012]進一步，做為催化劑的醋酸的用量為均苯三甲醛摩爾用量的0.2~40倍。
[0013]進一步，均苯三甲醛與2，5- 二(N，N- 二甲基)氨基-1，4_苯二醯肼的反應溫度為20~150°C。反應可以在加熱回流下進行反應，或者在密封的反應器中反應，也可在敞開的容器中反應，反應I~7天。
[0014]優選的為在密封的反應器中於80~150°C反應。
[0015]採用上述方法得到的共價有機框架材料可作為光催化劑。
[0016]上述方法得到的共價有機框架材料具有良好的光催化性能，在光照下，所得的共價有機框架材料可用於異喹啉衍生物的脫氫偶聯反應。
[0017]所述異喹啉衍生物為2-芳基-1，2，3，4-四氫異喹啉。
[0018]如2-苯基-1，2，3，4-四氫異喹啉與硝基甲烷的脫氫偶聯反應。
[0019]光催化活性測試表明，所得的共價有機框架材料對2-苯基-1，2，3，4-四氫異喹啉與硝基甲烷的脫氫偶聯反應的產率可由無催化劑時的39%提高到89%，具有穩定的循環催化活性。
[0020]所得的共價有機框架材料具有較大的比表面積和規整的、孔徑可調的孔道結構，從而有利於光吸收和催化過程中反應物及產物的傳質。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021 ] 圖1是本發明的C0F-LZU5與原料的PXRD圖；
圖2是本發明的C0F-LZU5的固體核磁圖； 圖3是本發明實施例1製得的C0F-LZU5的氮氣吸附-脫附圖，得到材料的比表面積為1400 m2/g ；
圖4是本發明實施例1製得的C0F-LZU5的孔徑分布圖，結果顯示其孔徑主要是2 nm ； 圖5是本發明的C0F-LZU5與原料的紅外圖；
圖6是本發明的C0F-LZU5的固體紫外圖；
圖7是本發明的C0F-LZU5的固體螢光圖；
圖8是本發明的C0F-LZU5催化活性循環圖。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0023]如無特別說明，在說明書中將由本發明所述方法製得的共價有機框架材料命為:C0F-LZU5。
[0024]光催化活性測試時所用的2-芳基-1，2，3，4-四氫異喹啉(化合物3)按照參考文獻(Org.Lett.2011, 13，3852-3855.)的方法合成。
[0025]2，5-二(N，N-二甲基)氨基_1，4_苯二醯肼(化合物2)的合成按照參考文獻(Synthesis.1980, (J)，578-580.；Synthesis.1980, (9)，743-746.)的方法合成，具體的合成過程如下:
【權利要求】
1.一種共價有機框架材料的合成方法，其特徵在於，包括如下步驟:將均苯三甲醛和2，5- 二(N，N- 二甲基)氨基-1，4-苯二醯肼在有機溶劑中混合均勻後，在醋酸的催化下反應得到共價有機框架材料，所述均苯三甲醛與2，5- 二(N，N- 二甲基)氨基-1，4-苯二醯肼的摩爾比1: (0.5~3)。
2.根據權利要求1所述的共價有機框架材料的合成方法，其特徵在於:所述有機溶劑為乙醇、二氧六環或二氯甲烷。
3.根據權利要求1所述的共價有機框架材料的合成方法，其特徵在於:在反應液中還加有均三甲苯。
4.根據權利要求3所述的共價有機框架材料的合成方法，其特徵在於:所述均三甲苯佔反應液總體積的O~90%。
5.根據權利要求1所述的共價有機框架材料的合成方法，其特徵在於:所述醋酸的用量為均苯三甲醛摩爾用量的0.2~40倍。
6.根據權利要求1所述的共價有機框架材料的合成方法，其特徵在於:反應溫度為20 ~150°C。
7.一種依權利要求1所述合成方法製得的共價有機框架材料。
8.權利要求7所述共價有機框架材料的應用，其特徵在於:作為光催化劑的應用。
9.根據權利要求8所述的應用，其特徵在於:所述共價有機框架材料用於在光照下催化異喹啉衍生物的脫氫偶聯反應。
【文檔編號】C07C241/04GK103755588SQ201410010008
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】王為, 王懷震 申請人:蘭州大學