[发明专利]纳米孔洞磁性有机复合物的快速制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于一种纳米孔洞磁性有机复合物的快速微波合成方法及其应用。

背景技术

纳米孔洞共价键有机骨架材料是近年来得到飞速发展的一种包含H、C、O、B等元素通过共价键形成的新型多孔材料，同分子筛、活性炭等其它多孔材料相比较，共价有机骨架材料拥有着密度较低、比表面积较高、热稳定性较好等优点。

纳米孔洞共价有机骨架材料的合成及其在气体存储、催化等领域的应用研究已有一些的文献报道，如Mastalerz M.等人在Angewandte Chemie-International Edition中2008年第47卷第3期第3450-3453页；Maly K.E.等人在Journal of Materials Chemistry中2009年第19卷第13期第1781-1787页；Fréchet G.J.等人在Small中2009年第5卷第10期第1098-1111页；以及Kuhn P.和Thomas A.等人在Angewandte Chemie-International Edition中2008年第47卷第18期第445-447页和Macromolecules中2009年第42卷第1期第319-326页所发表的论文，但是很多有机骨架材料的制备过程中，反应温度高、反应时间长、反应条件苛刻。例如共价键三嗪基骨架材料的制备需要在400-700摄氏度条件下进行，反应时间需要20小时甚至数天，因此生产能耗大，生产效率低下，生产成本高。

将磁性颗粒引入多孔材料中可以是多孔材料具备独特的磁性质，由此更加有利于多孔材料的应用，拓宽多孔材料的适用范围，提高其经济性和实用性，如可用于靶向药物载体、可以用磁场分离的可回收式吸附剂和可循环使用的催化剂等，但迄今为止还未见磁性纳米孔洞有机材料及其报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米孔洞磁性有机复合物的快速制备方法及应用。在至少一种磁性材料前驱体的存在下，在至少一种或者没有路易士酸催化剂的存在下，至少一种多腈基有机化合物在有或者没有无机盐助熔剂的存在下，在微波辐射条件下，生成含有磁性颗粒的纳米孔洞共价键有机复合物。使用该方法可以快速合成具有微孔、介孔至大孔等不同孔洞尺寸的磁性有机材料复合物，合成过程可以在数分钟至数十分钟内完成；本发明得到的纳米孔洞磁性有机复合物可以作为催化剂、吸附与分离材料、储存材料，以及用于组装功能有机分子、金属有机配合物或功能无机材料的基础材料。

本发明的技术方案如下：

具有纳米孔洞的磁性有机复合物的快速合成方法，其特征在于：至少一种磁性材料前驱体的存在下，在至少一种或者没有路易士酸催化剂的存在下，至少一种多腈基有机化合物在有或者没有无机盐助熔剂的存在下，在微波辐射条件下，生成纳米孔洞共价键磁性有机复合物。

本发明所述的所述的纳米孔洞磁性有机复合物，其特征在于：其内部在一维、二维或三维方向上存在尺寸在0.3-500nm范围的孔洞，其比表面积在1-3000m²/g之间。

本发明所述的纳米孔洞磁性有机复合材料快速合成方法，其特征在于：所述的磁性材料前驱体是指铁、钴、镍、锰等元素的卤化物、氧化物、卤氧化物、硫化物、硫酸盐、硝酸盐、高氯酸盐。所述的磁性材料前驱体的实例是氯化亚铁、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化铁、溴化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、氯化镍、溴化镍、硫酸镍、硝酸镍、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰。

本发明所述的纳米孔洞磁性有机复合材料快速合成方法，其特征在于：所述的路易士酸催化剂是指铝、锌、铜、铁、钴、镍、铅、锑等元素的卤化物、氧化物、卤氧化物、硫化物、硫酸盐、硝酸盐、高氯酸盐。所述的路易士酸催化剂的实例是氯化铝、溴化铝、硫酸铝、硝酸铝、氯化铁、溴化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化锌、溴化锌、氯化铬、溴化铬、硫酸铬、氯化铜、硫酸铜、氯化镍、溴化镍、硫酸镍、硝酸镍、氯化钴、硫酸钴、硝酸钴。

根据本发明的一个优选实施方案，所使用的路易士酸催化剂与所使用的腈基化合物的摩尔比优选在50∶1至0.01∶1之间，更优选在20∶1至0.1∶1之间，尤其优选10∶1至0.5∶1之间。

根据本发明的又一个优选实施方案，所使用的磁性材料前驱体与路易士酸催化剂的重量比优选在0.01∶1至10∶1之间，更优选在0.1∶1至0.5∶1之间。