一种用于防止二维共价有机框架材料中的孔道塌陷的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于防止二维共价有机框架材料中孔道塌陷的方法。属于有机合成化学领域，该方法包括使用低沸点溶剂浸泡二维COFs材料，然后使用低温鼓风干燥炉去除残留溶剂，得高结晶和孔隙率的二维COFs；其中，所述共价有机框架材料由于其高表面积、可调孔径和化学稳定性，在气体储存、催化和分离等各个领域显示出巨大的应用前景；然而，二维COFs材料开发中的一个主要挑战是孔通道的稳定性，其在合成或使用过程中容易坍塌。本发明专利技术显著降低了二维COFs材料中的孔隙塌陷风险，提高了其各种应用中的孔隙率和稳定性；该方法简单、成本效益高，且可以很容易地结合到COFs材料的当前生产工艺中。艺中。艺中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于防止二维共价有机框架材料中的孔道塌陷的方法


[0001]本专利技术属于有机合成化学领域，涉及了一种用于防止二维共价有机框架材料(COFs)中的孔道塌陷的方法。

技术介绍

[0002]共价有机框架(COFs)是一类具有高度可调和规则结构的新型多孔材料，是由具有确定键合几何形状的单体组成的结晶网络聚合物，可形成永久多孔有序结构。这类新兴材料在气体储存、催化、分离、传感和电子传输等方面具有广泛的应用前景。其中，孔隙通道是COFs材料中允许分子扩散进出的通道，这些孔隙通道的稳定性对COFs材料在各种应用中的性能至关重要。COFs的合成过程相对复杂，以溶剂热法合成二维COFs为例，该反应过程涉及到分子聚合、聚合产物堆叠、结晶和纳米晶的扩散、组装、聚集等多个过程，高度有序的叠层结构致COFs表现出高结晶度和孔隙率。然而，去除COFs孔道中溶剂的后处理过程一般采用真空活化法，快速蒸发过程会加剧COFs表面积和结晶度损失。尤其是具有层层堆叠网状结构的二维COFs对真空活化孔径过程非常敏感，高温减压条件下急速干燥和蒸发溶剂，会造成片层纳米尺寸空间中产生毛细力，导致二维COFs的结构变形和孔隙坍塌。
[0003]因此，亟需寻找一种方法简单且成本效益高的合成新途径来提高二维COFs孔隙通道的稳定性。本专利技术提出了一种通过低沸点溶剂和低温鼓风干燥来防止二维COFs孔坍塌的新方法。低沸点溶剂在COFs片层空隙间具有低表面张力，慢速鼓风态下COFs骨架连接键避免了因毛细力而发生扭曲，残留溶剂亦被低温缓速带出。在合成过程中有效地克服急速蒸发过程中的毛细管效应，避免二维COFs骨架坍塌和片层堆叠。通过该方法合成的二维COFs表现出优异的结构机械稳定性和循环再生性，可长久保持高结晶度和孔隙率。值得注意的是，该方法也可扩展到其他二维纳米材料的绿色合成中，具有重要的实际意义。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供了一种用于防止二维共价有机框架材料中孔道塌陷的简单方法，使二维COFs长久保持高结晶度和孔隙率，并且可以很容易地结合到COFs材料的当前生产工艺中。
[0005]技术方案：本专利技术所述的一种用于防止二维共价有机框架材料(COFs)中的孔道塌陷的方法，具体制备步骤如下：
[0006](1)、将二维COFs材料浸泡在低沸点溶剂中，用离心机重力过滤移除上清液，剩余湿润COFs固体转移至表面皿；
[0007](2)、将表面皿中的二维COFs放入低温鼓风干燥炉中，调节鼓风量，去除孔道中残留的溶剂；得高结晶和孔隙率的二维COFs。
[0008]进一步的，所述二维COFs材料为硼酸酐硼酸酯类、三嗪类、亚胺类和酰亚胺类二维COFs中的一种或几种。
[0009]进一步的，在步骤(1)中，用于浸泡COFs材料的低沸点溶剂选自甲醇、丙酮、二氯甲
烷、正己烷中的一种或几种。
[0010]进一步的，在步骤(1)中，所述低沸点溶剂浸泡的时间为2～8h。
[0011]进一步的，在步骤(2)中，所述低温鼓风干燥炉的温度范围为25～80℃。
[0012]进一步的，在步骤(2)中，所述低温鼓风干燥炉干燥的时间为12～36h。
[0013]进一步的，在步骤(2)中，所述低温鼓风干燥炉的风量调节为50～200r。
[0014]进一步的，本专利技术所述的制备二维COFs材料的方法显著降低孔坍塌的风险。
[0015]有益效果：本专利技术与现有技术相比，本专利技术的特点是：该方法通过低沸点溶剂和低温鼓风干燥来防止二维COFs孔坍塌，相比于常见的真空活化法和超临界二氧化碳活化法，该方法简单有效、成本效益高，并且可以很容易地结合到COFs材料的当前生产工艺中。此外，通过该方法合成的二维COFs表现出优异的结构机械稳定性和循环再生性，可长久保持高结晶度和孔隙率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的总体操作流程图；
[0017]图2是本专利技术实施例中COFs材料的氮气吸附脱附曲线图。
具体实施方式
[0018]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：
[0019]本专利技术所述的一种用于防止二维共价有机框架材料(COFs)中的孔道塌陷的方法，具体制备步骤如下：
[0020](1)、将二维COFs材料浸泡在低沸点溶剂中，用离心机重力过滤移除上清液，剩余湿润COFs固体转移至表面皿；
[0021](2)、将表面皿中的二维COFs放入低温鼓风干燥炉中，调节鼓风量，去除孔道中残留的溶剂，得高结晶和孔隙率的二维COFs。
[0022]进一步的，所述二维COFs材料为硼酸酐硼酸酯类、三嗪类、亚胺类和酰亚胺类二维COFs中的一种或几种。
[0023]进一步的，在步骤(1)中，用于浸泡COFs材料的低沸点溶剂选自甲醇、丙酮、二氯甲烷、正己烷中的一种或几种。
[0024]进一步的，在步骤(1)中，所述低沸点溶剂浸泡的时间为2～8h。
[0025]进一步的，在步骤(2)中，所述低温鼓风干燥炉的温度范围为25～80℃。
[0026]进一步的，在步骤(2)中，所述低温鼓风干燥炉干燥的时间为12～36h。
[0027]进一步的，在步骤(2)中，所述低温鼓风干燥炉的风量调节为50～200r。进一步的，本专利技术所述的制备二维COFs材料的方法显著降低孔坍塌的风险
[0028]实施例1：
[0029]1)、将硼酸酐硼酸酯类二维共价有机框架材料COF
‑
5浸泡在甲醇溶剂中2h，用离心机重力过滤移除上清液，将剩余的湿润的COF
‑
5固体转移至表面皿中；
[0030]2)、鼓风干燥炉温度设定为80℃，风量调节到50r，将湿润的COF
‑
5放入炉中吹扫干燥12h；
[0031]3)、取出～150mg COF
‑
5进行氮气吸附脱附测试，图1展示了样品的比表面积。
[0032]实施例2：
[0033]1)、将三嗪类二维共价有机框架材料TA
‑
Por
‑
sp2‑
COF浸泡在丙酮溶剂中6h，用离心机重力过滤移除上清液，将剩余的湿润的TA
‑
Por
‑
sp2‑
COF固体转移至表面皿中；
[0034]2)、鼓风干燥炉温度设定为55℃，风量调节到150r，将湿润的TA
‑
Por
‑
sp2‑
COF放入炉中吹扫干燥36h；
[0035]3)、取出～150mg TA
‑
Por
‑
sp2‑
COF进行氮气吸附脱附测试，图1展示了样品的比表面积；
[0036]实施例3：
[0037]1)、将亚胺类二维共价有机框架材料TpBD
‑
COF浸泡在二氯甲烷溶剂中8h，用离心机重力过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于防止二维共价有机框架材料中的孔道塌陷的方法，其特征在于，具体制备步骤如下：(1)、将二维COFs材料浸泡在低沸点溶剂中，再用离心机重力过滤移除上清液，剩余湿润COFs固体转移至表面皿；(2)、将表面皿中的二维COFs放入低温鼓风干燥炉中，调节鼓风量，去除孔道中残留的溶剂。2.根据权利要求1所述的一种用于防止二维共价有机框架材料中的孔道塌陷的方法，其特征在于，所述二维COFs材料为硼酸酐硼酸酯类、三嗪类、亚胺类和酰亚胺类二维COFs中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种用于防止二维共价有机框架材料中的孔道塌陷的方法，其特征在于：在步骤(1)中，用于浸泡COFs材料的低沸点溶剂选自甲醇、丙酮、二氯甲烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖国民，国晓璇，杨支秀，蔡兆甜，高李璟，魏瑞平，张进，潘晓梅，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：