一种形貌可控的COFs材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种形貌可控的COFs材料及其制备方法和应用，属于共价有机骨架材料和分析检测领域。本发明专利技术选择氨基配体2,4,6

【技术实现步骤摘要】
一种形貌可控的COFs材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于共价有机骨架材料
，具体地说，涉及一种形貌可控的COFs材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]共价有机框架材料(covalent organicframework materials,COFs)，是一种新兴的多孔晶体聚合物，由轻元素(例如B,C,Si,N和O)通过强共价键(例如B
‑
O,C
‑
N,C＝N和C＝C
‑
N)连接有机单元而构成，采用动态可逆共价化学构建并能够将有机单元精确地整合成周期性柱状π阵列和有序孔道。与传统材料相比，COFs材料具有一些独特的性质，如大表面积、可预先设计的孔几何形状、优异的结晶度、固有的适应性以及结构和功能设计的高度灵活性，因此COFs材料的特性范围已迅速扩展到包括从能源到环境的众多应用中。
[0003]迄今为止，COFs材料微晶具有各种形状，例如带状、纤维状、片状、立方体状、棒状和球状等多种形貌。然而，目前的研究对COFs微晶的形成和自组装机制仍然知之甚少。事实上，2D COFs的生长很快，产物几乎立即沉淀，从而导致动力学陷阱并抑制高度结晶结构的形成，更不用说实现精确的形貌控制。所以减慢反应过程是目前提出的用以形成更高结晶度和控制COFs材料形貌的有效方法。
[0004]由于可控的形貌对于材料的光学性质，尤其是散射性质有极大的影响，如纳米粒子对光的散射有着悠久的历史。更具体地说，在纳米粒子的光散射方面取得了良好的发展，比如药物、DNA、蛋白质以及水环境中的重金属如汞、隔、铅、铬砷等典型金属离子的光散射测定已经取得了良好的发展。而COFs材料作为一种典型的纳米材料，若能精确的控制其形貌的生长，将对研究其光散射特性具有极大的应用前景，且目前还未有报道将COFs的散射性质应用于分析检测中。
[0005]现有技术中，合成的COFs材料多是不规则形状的块体，这限制了它们的适用范围。同时，COFs材料很难被重塑，因为它们不溶于各种溶剂，也不能在高温下熔化。所以，制备形状规则的COFs材料是一个难题。而且，共价有机框架在分析检测中的应用多局限于其荧光特性，基于其有序结构的散射性质在环境分析中的报道几乎处于空白。

技术实现思路

[0006]为克服
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种形貌可控的COFs材料及其制备方法和应用，以2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪(TTA)和1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯(TFP)为原料，采用不同的制备方法精确控制所合成TTA
‑
TFP
‑
COF材料的形貌，并且利用合成的TTA
‑
TFP
‑
COF材料的散射性质，将其应用于Fe
3+
和Cr
3+
金属离子的快速检测中。
[0007]为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0008]一种形貌可控的COFs材料，制备的原料为氨基配体2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪(TTA)，醛基配体1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯(TFP)。
[0009]制备方法之一，具体步骤如下：
[0010]1)将氨基配体2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪及醛基配体1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯加入到10mLPyrex管中，再加入甲醇和乙酸震荡均匀，超声处理10.0min直到单体完全分散；
[0011]2)在步骤1)Pyrex管浸没到液氮中迅速冷冻，抽真空密封后放入40
‑
120℃烘箱中反应2
‑
4d得到TTA
‑
TFP
‑
COF初产物；
[0012]3)将步骤2)TTA
‑
TFP
‑
COF初产物过滤，依次用无水N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃洗涤，然后再用无水乙醇离心洗涤；
[0013]4)收集步骤3)固体产物，置于60
‑
100℃烘箱中干燥后得到黄色粉末TTA
‑
TFP
‑
COF，其形貌为不规则颗粒状结构。
[0014]作为优选，氨基配体2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪及醛基配体1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯的摩尔比例为1：1，甲醇用量为3.0mL，乙酸的用量为0.2
‑
0.6mL。
[0015]制备方法之二，具体步骤如下：
[0016]1)将氨基配体2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪及醛基配体1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯加入到10mL离心管中，再加入乙腈和乙酸震荡均匀，超声处理10.0min直到单体完全分散；
[0017]2)在步骤1)离心管于室温下反应1
‑
6d，得到TTA
‑
TFP
‑
COF初产物；
[0018]3)将步骤2)TTA
‑
TFP
‑
COF初产物过滤，依次用无水N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃洗涤，然后再用无水乙醇离心洗涤；
[0019]4)收集步骤3)固体产物，置于60
‑
100℃烘箱中干燥后得到黄色粉末TTA
‑
TFP
‑
COF，其形貌为规则空心管结构。
[0020]制备方法之三，具体步骤如下：
[0021]1)将氨基配体2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪及醛基配体1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯加入到10mL离心管中，加入乙腈充分震荡，再分别加入苯甲醛、苯胺后摇匀，然后加入乙酸震荡均匀后超声处理10.0min直到单体完全分散；
[0022]2)在步骤1)离心管于室温下反应1
‑
6d，得到TTA
‑
TFP<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形貌可控的COFs材料，其特征在于：所述的形貌可控的COFs材料制备的原料为氨基配体2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪，醛基配体1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯。2.根据权利要求1所述的一种形貌可控的COFs材料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：1)将氨基配体2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪及醛基配体1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯加入到10mLPyrex管中，再加入甲醇和乙酸震荡均匀，超声处理10.0min直到单体完全分散；2)在步骤1)Pyrex管浸没到液氮中迅速冷冻，抽真空密封后放入40
‑
120℃烘箱中反应2
‑
4d得到TTA
‑
TFP
‑
COF初产物；3)将步骤2)TTA
‑
TFP
‑
COF初产物过滤，依次用无水N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃洗涤，然后再用无水乙醇离心洗涤；4)收集步骤3)固体产物，置于60
‑
100℃烘箱中干燥后得到黄色粉末TTA
‑
TFP
‑
COF，其形貌为不规则颗粒状结构。3.根据权利要求1所述的一种形貌可控的COFs材料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：1)将氨基配体2,4,6
‑
三(4
‑
氨基苯基)
‑
1,3,5
‑
三嗪及醛基配体1,3,5
‑
三(4
‑
甲酰基苯基)
‑
苯加入到10mL离心管中，再加入乙腈和乙酸震荡均匀，超声处理10.0min直到单体完全分散；2)在步骤1)离心管于室温下反应1
‑
6d，得到TTA
‑
TFP
‑
COF初产物；3)将步骤2)TTA
‑
TFP
‑
COF初产物过滤，依次用无水N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃洗涤，然后再用无水乙醇离心洗涤；4)收集步骤3)固体产物，置于60
‑
100℃烘箱中干燥后得到黄色粉末TTA
‑
TFP
‑
COF，其形貌为规则空心管结构。4.根据权利要求1所述的一种形貌可控的COFs材料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：1)将氨基配体2,4...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌剑，普正芬，文秋林，吴必超，赵瑞贤，杨妮，伏艳波，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：