[发明专利]一种球形共价有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种球形共价有机骨架材料及其制备方法和应用，其是将分别含氨基和醛基的两种共价有机骨架构筑基元溶解于有机溶剂中，超声分散后快速加入催化剂，在一定温度下发生席夫碱反应，合成所述球形共价有机骨架材料。本发明制备过程简单、反应温和；所制得的球形共价有机骨架材料具有尺寸可控、孔径均一、比表面积大、晶型结构良好、化学稳定性和机械稳定性好等优点，将其作为色谱固定相，可以大大增加载样量；且其所含大量的苯环结构带来的较强疏水性，有利于实现疏水性有机化合物的快速分离，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于色谱材料技术领域，具体涉及一种球形共价有机骨架材料及其制备方法与其作为固定相在色谱分离中的应用。

背景技术

高效液相色谱作为一种分离技术与方法，在环境科学、食品科学和生物科学等领域具有广泛的应用，而这些领域的不断发展也对液相色谱的灵敏度和分析速度等方面提出了更高的要求。色谱固定相作为色谱柱的核心部件，对液相色谱的分离效果影响极大，所以研究和制备高效的色谱固定相是提高色谱分离效率的关键。目前已报道的球形固定相包括金属氧化物、有机聚合物和无机硅胶，其中无机硅胶因具有强度好、多孔结构和较好的化学稳定性而被广泛应用。但硅胶基质色谱固定相适用于pH为2~8的检测条件，无法满足极端条件下的使用。因而急需发展新型的色谱固定相以满足科研工作者们的更高要求。

共价有机骨架材料（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一类由共价键连接的多孔晶体材料，因具有高比表面积、孔径可调、密度低、化学稳定性及热稳定性良好等优点被广泛应用于气体存储、催化、光电器件等领域。近年来，COFs由于具有规整的孔道结构、高比表面积、合成方法多样和易于功能化修饰等优点在分离分析领域展现了极大的应用价值。Han 等 (Xing Han, Jinjing Huang, Chen Yuan, Yan Liu and Yong Cui, J. Am.Chem. Soc. 2018, 140, 892-895)将纳米尺度的不规则手性COFs材料与微米尺度的硅球混合制备液相色谱柱用于分离外消旋的醇类物质，基本达到基线分离。但目前纯球形COFs材料在液相色谱固定相领域未见报道。

本发明将两种分别含氨基和醛基的共价有机骨架构筑基元溶解于有机溶剂中，加入催化剂后简易快速合成球形共价有机骨架材料。所制得的球形共价有机骨架材料具有尺寸可控、孔径均一、比表面积大、晶型结构良好、化学稳定性和机械稳定性好等优点。将该多孔的球形共价有机骨架材料作为色谱固定相，可以大大增加载样量，扩大pH使用范围。而固定相中大量的苯环结构与有机分子之间具有较强的π-π共轭作用和分子间作用力，有利于实现疏水性有机化合物的快速分离，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球形共价有机骨架材料及其制备方法与应用，其制得的球形共价有机骨架材料具有尺寸可控、孔径均一、比表面积大、晶型结构良好、化学稳定性和机械稳定性好等优点，可将其作为色谱固定相用于疏水性有机物的色谱分离，具有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种球形共价有机骨架材料，其是在一定温度和催化条件下，使分别含醛基和氨基的两种共价有机骨架构筑基元经席夫碱反应而生成；其具体制备方法是将分别含氨基和醛基的共价有机骨架构筑基元置于有机溶剂中，室温下超声处理使其分散均匀后，快速加入催化剂，在一定温度下静置发生席夫碱反应，制得球形共价有机骨架材料；然后将制得的球形共价有机骨架材料置于索氏提取器中，用四氢呋喃回流洗涤24h后再用无水乙醇洗涤数次，置于120 ℃真空干燥箱内干燥。