[发明专利]一种金属螯合的双孔共价有机骨架材料及其制备与应用

说明书

本发明属于共价有机骨架材料领域，具体涉及一种金属螯合的双孔共价有机骨架材料以及该材料的制备方法和用途。其结构单元属于六方晶系PM空间群，晶胞参数a为39.5Å、b为3.47Å、c为39.5Å、α为90°、β为120°、γ为90°。具有规整的六边形和三角形交错孔道。孔径大小分别是22Å和10Å。

技术领域

本发明属于多孔材料技术领域，具体涉及一种金属螯合的双孔共价有机聚合物材料的制备及其在光催化还原二氧化碳中的应用。

背景技术

持续的化石燃料消耗导致大量温室气体(主要是二氧化碳)排放，造成严重的环境问题，在可再生能源的帮助下，利用取之不尽的阳光作为驱动力，将二氧化碳转化为化学燃料(一氧化碳，甲醇等)是最具吸引力的方式之一。因此，发展一些具有稳定的化学结构，强的光捕获能力，有效的电子传输和二氧化碳吸附和活化能力的光催化剂迫在眉睫。

共价有机骨架是一类结晶多孔聚合物，由强共价键和共轭层组成，有周期性骨架和丰富的规则孔隙。特别是，二维共价有机骨架材料始终显示出良好的结构稳健性和有效的电子迁移率，因此广泛应用于光催化当中。

发明内容

本发明的目的在于制备一种金属螯合的双孔共价有机骨架材料，有良好的二氧化碳活化能力，能够光催化二氧化碳还原为一氧化碳，可作为光催化剂。

本发明采用的技术方案为：

一种金属螯合的金属螯合的双孔共价有机骨架材料，其特征在于，属于六方晶系PM空间群，晶胞参数a为b为c为α为90°、β为120°、γ为90°。具有规整的六边形和三角形交错孔道，孔径大小分别是和

上述金属螯合的双孔共价有机骨架材料的制备方法，其特征包括以下步骤：

(1)将3,3',5,5'-四甲酰基-4,4'-联苯二酚与联苯二胺、1,4-二氧六环和均三甲苯依次加入到真空管中。在常温下超声1小时，超声完毕后加入乙酸，并进行三次液氮冷冻脱气操作实现真空无氧环境。

(2)将经过步骤(1)操作处理的真空管放入烘箱进行反应，将烘箱温度升至120℃，在此温度下反应72小时。将烘箱温度降至室温，过滤得到粗产品。

(3)使用四氢呋喃洗涤得到的粗产品至滤液无色，使用丙酮进行溶剂交换，在100℃的温度下真空干燥24小时得到双孔共价有机骨架材料。

(4)将经过步骤(3)的双孔共价有机骨架材料浸渍在Co(OAc)₂的甲醇溶液中12小时，使用甲醇洗涤至滤液无色，在100℃的温度下真空干燥24小时得到金属螯合的双孔共价有机骨架材料。

步骤(1)使用万分之一天平准确称取摩尔比为1：2的3,3',5,5'-四甲酰基-4,4'-联苯二酚与联苯二胺，即称取0.15mmol 3,3',5,5'-四甲酰基-4,4'-联苯二酚和0.3mmol联苯二胺加入到真空管中。

步骤(1)中使用移液枪准确移取摩尔比为1:1的1,4-二氧六环和均三甲苯，即移取1.5mL 1,4-二氧六环与1.5mL均三甲苯加入到真空管中。

步骤(1)中所述的乙酸的物质的量浓度为1M，加入的乙酸的体积为0.5mL。

步骤(4)中所述的Co(OAc)₂的甲醇溶液的物质的量浓度为0.02M，加入的Co(OAc)₂的甲醇溶液的体积为25mL。

本发明的有益效果为：

一种金属螯合的双孔共价有机骨架材料，有良好的二氧化碳活化能力，能够光催化二氧化碳还原为一氧化碳，可作为光催化剂。

附图说明

图1为金属螯合的双孔共价有机骨架的合成路线图；

图2为金属螯合的双孔共价有机骨架的红外光谱图；