一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将含氟芳香族化合物与2,4,6‑三氯‑1,3,5‑三嗪加入到装有反应有机溶剂的反应容器中，再加入催化剂无水AlCl

【技术实现步骤摘要】
一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法
`本专利技术属于化学吸附材料制备
，具体涉及一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法。
技术介绍
在过去的几十年里，大气中CO2浓度急剧增加，自然环境与生态平衡被打破，导致全球气候变暖、极端天气增多等问题日益严重。采取有效的方法和策略来减缓大气中CO2浓度的增加迫在眉睫，同时也是近几年来科学发展的研究重点之一。目前主要通过两种途径来解决这一问题：(1)使用清洁能源来减少CO2的产生；(2)使用CO2捕获和封存技术减少CO2的排放。有机多孔材料具有低的骨架密度、高的比表面积、高的化学和热稳定性以及易于功能化等优异性能，作为一类CO2吸附分离材料脱颖而出。作为有机多孔材料的一个子类，三嗪基有机多孔材料的结构中含有芳香族1,3,5-三嗪环，具有丰富的氮位点，而且三嗪环与芳环的共轭作用使骨架的能量降低，从而提高材料的化学稳定性(HWang,DJiang,DHuang,GZeng,PXu,CLai,MChen,MCheng,CZhang,ZWang,Covalenttriazineframeworksforcarbondioxidecapture,JMaterChemA2019,7,22848)。将极性氟原子引入多孔材料后，氟的高电负性将通过静电作用促进有机多孔材料对CO2的吸附。目前，含氟三嗪基有机多孔材料多以氰基单体在400～600℃下加入ZnCl2催化反应得到，反应体系加入安瓿瓶中，经过液氮冷却→抽真空→解冻循环，火焰密封瓶口后在真空条件下反应；该方法操作繁琐，反应温度高，使得多孔材料存在碳化和部分或完全去氟化现象，得到的多孔材料中的氟含量远低于理论值，从而降低多孔材料的吸附性能(YZhao,KXYao,BTeng,TZhang,YHan,Aperfluorinatedcovalenttriazine-basedframeworkforhighlyselectiveandwater–tolerantCO2capture,EnergyEnvironSci2013,6,3684；GWang,KLeus,HSJena,CKrishnaraj,SZhao,HDepauw,NTahir,Y-YLiu,PVanDerVoort,Afluorine-containinghydrophobiccovalenttriazineframeworkwithexcellentselectiveCO2captureperformance,JMaterChemA2018,6,6370；ZYang,SWang,ZZhang,WGuo,KJie,MIHashim,DJiang,IPopovs,SDai,InfluenceoffluorinationonCO2adsorptioninmaterialsderivedfromfluorinatedcovalenttriazineframeworkprecursors,JMaterChemA2019,7,17277)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，该方法操作简单，反应温度低，可避免高温碳化和去氟化现象的发生；该制备方法得到的含氟三嗪基有机多孔材料能够大大提高对二氧化碳的吸附性能。为实现上述目的，本专利技术公开了一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)将含氟芳香族化合物与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪加入到装有反应有机溶剂的反应容器中，再加入催化剂无水AlCl3，在60～80℃条件下冷凝回流16～24h得到粗产物；(2)将粗产物用溶剂洗涤过滤得到纯净产物；(3)将纯净产物在真空条件下加热至100～120℃干燥处理10～24h得到含氟三嗪基有机多孔材料。优选的，步骤(1)中，含氟芳香族化合物与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的摩尔比为(1.36～1.66)：1；所述催化剂与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的摩尔比为(3～8)：1。优选的，步骤(1)中，含氟芳香族化合物与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的摩尔比为1.5：1；所述催化剂与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的摩尔比为3.6：1。优选的，步骤(1)中，含氟芳香族化合物为1,4-二氟苯、1,2,4,5-四氟苯、4H,4H-八氟联苯中的一种。优选的，步骤(1)中，当含氟芳香族化合物为1,4-二氟苯时，反应有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷中的一种；当含氟芳香族化合物为1,2,4,5-四氟苯或4H,4H-八氟联苯时，反应有机溶剂为1,2-二氯乙烷。优选的，所述2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪在反应有机溶剂中的浓度为0.05～0.2mol/L。优选的，步骤(2)中，将粗产物依次用1M的盐酸溶液、丙酮、四氢呋喃、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺中的三种或四种各洗涤三次后过滤得到纯净产物。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术反应在常压下进行，操作简单，且反应温度低，整体反应条件温和，从而避免了多孔材料高温碳化和去氟化现象的发生；(2)本专利技术制备的含氟三嗪基多孔材料对二氧化碳的吸附性能优异。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。对照组将0.5mmol的2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪(TCT)和0.75mmol的苯(Ph)加入到盛有5mL二氯甲烷的圆底烧瓶中，再加入催化剂无水AlCl31.8mmol，在60℃下搅拌回流24h得到粗产物；将粗产物依次用1M盐酸溶液、丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺各洗涤三次，过滤产品；在真空条件下加热至100℃干燥处理10h，得到砖红色粉末Ph-CTF，产率62％，BET比表面积为58m2/g。经红外光谱图分析可知：在大约850cm-1处C-Cl键消失，说明多孔材料的成功合成。反应式如下：实施例一将0.5mmol的2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪(TCT)和0.75mmol的1,4-二氟苯(2FB)加入到盛有5mL三氯甲烷的圆底烧瓶中，再加入催化剂无水AlCl31.5mmol在60℃下冷凝回流24h得到粗产物；将粗产物依次用1M盐酸溶液、丙酮、四氢呋喃各洗涤三次，过滤产品；在真空条件下加热至100℃干燥处理10h，得到砖红色粉末2F-CTF，产率86％，BET比表面积为1456m2/g。经红外光谱图分析可知：在大约850cm-1处C-Cl键消失，说明多孔材料的成功合成。反应式如下：实施例二将0.5mmol的2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪(TCT)和0.75mmol的1,4-二氟苯(2FB)加入到盛有5mL二氯甲烷的圆底烧瓶中，再加入催化剂无水AlCl31.5mmol，在60℃下冷凝回流24h得到粗产物；将粗产物依次用1M盐酸溶液、丙酮、四氢呋喃各洗涤三次，过滤产品；在真空条件下加热至100℃干燥处理10h，得到砖红色粉末2F-CTF，产率72％，BET比表面积为813m2/g。经红外光谱图分析可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将含氟芳香族化合物与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪加入到装有反应有机溶剂的反应容器中，再加入催化剂无水AlCl

【技术特征摘要】
1.一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含氟芳香族化合物与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪加入到装有反应有机溶剂的反应容器中，再加入催化剂无水AlCl3，在60～80℃条件下冷凝回流16～24h得到粗产物；
(2)将粗产物用溶剂洗涤过滤得到纯净产物；
(3)将纯净产物在真空条件下加热至100～120℃干燥处理10～24h得到含氟三嗪基有机多孔材料。


2.根据权利要求1所述的一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，含氟芳香族化合物与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的摩尔比为(1.36～1.66)：1；所述催化剂与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的摩尔比为(3～8)：1。


3.根据权利要求2所述的一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，含氟芳香族化合物与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的摩尔比为1.5：1；所述催化剂与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的摩尔比为3.6：1。
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【专利技术属性】
技术研发人员：董彬，王忍，席孙昌，王冬月，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32