由多环芳烃结构基块构筑的多孔芳香框架材料、制备方法及其应用技术

由多环芳烃结构基块构筑的多孔芳香框架材料、制备方法及其应用，属于多孔芳香框架材料(PAFs)技术领域。其是在惰性气体保护下，向反应容器中依次加入2,2

【技术实现步骤摘要】
由多环芳烃结构基块构筑的多孔芳香框架材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于多孔芳香框架材料(PAFs)
，具体涉及由1,4
‑
双((三(4
‑
溴苯基)硅基)蒽或4,4
’‑
双((三(4
‑
溴苯基)硅基)萘多环芳烃结构基块构筑的多孔芳香框架材料(PAF
‑
100
‑
A或PAF
‑
100
‑
N)、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]蒽和萘及其衍生物是较常见的具有光学性质的荧光材料，同时蒽环和萘环作为官能团在光催化反应活性高、易与不饱和键发生光催化环加成反应，含蒽环或萘环的多孔材料可用作光响应开关，在荧光检测、光催化、药物目标输送及检测等领域具有广泛的应用价值。多孔芳香框架材料(Porous aromatic frameworks,PAFs)是芳香结构单元由碳
‑
碳键连接的多孔框架材料，具有刚性框架和超高表面积。利用含蒽和萘的结构基团构筑多孔芳香框架，将为多孔芳香框架带来荧光等功能性，结合多孔芳香框架巨大的比表面积和稳定性，将满足实际应用中更多场景的需求。此外，蒽和萘等官能团能促进材料对二氧化碳等小分子的吸附能力，因此合成含蒽和萘官能团的多孔芳香框架材料在二氧化碳等储存分离领域具有潜在的应用价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于多环芳烃结构基块构筑的多孔芳香框架材料PAF
‑
100
‑
A和PAF
‑
100
‑
N、制备方法及其应用。
[0004]本专利技术所述的两种多孔芳香框架材料，其化学结构式及制备反应方程式如下：
[0005][0006][0007]本专利技术所述的一种基于多环芳烃结构基块构筑的多孔芳香框架材料的制备方法，其步骤如下：
[0008](1)在惰性气体保护下，向反应容器中依次加入2,2
’‑
联吡啶、双(1,5
‑
环辛二烯)镍、四氢呋喃、1,5
‑
环辛二烯，搅拌10～120分钟；然后加入浓度为0.005～0.03mol L
‑1的1,4
’‑
双((三(4
‑
溴苯基)硅基)蒽或4,4
’‑
双((三(4
‑
溴苯基)硅基)萘的N,N－二甲基甲酰胺溶液，避光反应12～72小时；四氢呋喃的用量为20～40mL，四氢呋喃与N,N－二甲基甲酰胺的体积比为1～5：1，2,2
’‑
联吡啶、双(1,5
‑
环辛二烯)镍和1,5
‑
环辛二烯的物质的量之比为1：1：1～2，双(1,5
‑
环辛二烯)镍和1,4
’‑
双((三(4
‑
溴苯基)硅基)蒽或4,4
’‑
双((三(4
‑
溴苯基)硅基)萘的物质的量之比为6～10：1；
[0009](2)待步骤(1)反应结束后加入15～25mL、浓度为10～12mol L
‑1的浓盐酸，搅拌2～16小时后静置10～30分钟，吸出下层清液，保留上层悬浊液；向上层悬浊液中加入15～20mL浓度为2～4mol L
‑1的盐酸搅拌20～40分钟，过滤收集固体产物，用四氢呋喃、二氯甲烷和甲醇洗涤固体产物，然后在80～120℃条件下真空干燥8～20小时，得到基于多环芳烃结构基块的多孔芳香框架材料PAF
‑
100
‑
A或PAF
‑
100
‑
N。
[0010]本专利技术得到的PAF
‑
100
‑
A和PAF
‑
100
‑
N可以在二氧化碳气体吸附中得到应用。
[0011]本专利技术具有如下优点：
[0012]1、本专利技术所合成的两种多孔芳香框架为首次合成的新型PAFs材料；在多孔芳香框架材料研究领域中，提供了两种新型PAFs。
[0013]2、通过本专利技术方法得到的PAF
‑
100
‑
A和PAF
‑
100
‑
N，它们具有良好的稳定性和多孔性质，材料可以稳定在300℃以上。PAF
‑
100
‑
A的BET比表面积达到1980m2g
‑1；PAF
‑
100
‑
N的BET比表面积达到4031m
2 g
‑1；可以在二氧化碳气体吸附中得到应用。
附图说明
[0014]图1为本专利技术反应单体和合成的PAF
‑
100
‑
A的傅里叶红外谱图；
[0015]图2为本专利技术反应单体和合成的PAF
‑
100
‑
N的傅里叶红外谱图；
[0016]图3为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
A的热重谱图；
[0017]图4为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
N的热重谱图；
[0018]图5为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
A的扫描电镜图；
[0019]图6为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
N的扫描电镜图；
[0020]图7为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
A的N2吸附
‑
脱附等温线(实心线代表吸附曲线，空心线代表脱附曲线)；
[0021]图8为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
N的N2吸附
‑
脱附等温线(实心线代表吸附曲线，空心线代表脱附曲线)；
[0022]图9为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
A的孔径分布图；
[0023]图10为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
N的孔径分布图；
[0024]图11为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
A的荧光发射谱图；
[0025]图12为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
N的荧光发射谱图；
[0026]图13为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
A在273K和298K温度下二氧化碳气体吸附曲线；
[0027]图14为本专利技术合成的PAF
‑
100
‑
N在273K和298K温度下二氧化碳气体吸附曲线；
[0028]如图1所示，曲线(1)为1,4
‑
双((三(4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多环芳烃结构基块构筑的多孔芳香框架材料，其结构式如下之一所示：2.权利要求1所述的一种基于多环芳烃结构基块构筑的多孔芳香框架材料的制备方法，其步骤如下：(1)在惰性气体保护下，向反应容器中依次加入2,2
’‑
联吡啶、双(1,5
‑
环辛二烯)镍、四氢呋喃、1,5
‑
环辛二烯，搅拌10～120分钟；然后加入浓度为0.005～0.03mol L
‑1的1,4
’‑
双((三(4
‑
溴苯基)硅基)蒽或4,4
’‑
双((三(4
‑
溴苯基)硅基)萘的N,N－二甲基甲酰胺溶液，避光反应12～72小时；四氢呋喃的用量为20～40mL，四氢呋喃与N,N－二甲基甲酰胺的体积比为1～5：1，2,2
’‑
联吡啶、双(1,5
‑
环辛二烯)镍和1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙福兴，赵桐依，王凤珍，李喜林，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：