[发明专利]一种共价有机框架薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种共价有机框架薄膜的制备方法，该方法为：将共价有机框架粉末作为前驱体置于盛有反应溶剂的水热反应釜中，再将衬底放入水热反应釜内，加入催化剂，将水热反应釜密封，加热反应，待反应结束后，静置到室温，取出衬底后清洗，即得到共价有机框架薄膜。与现有技术相比，本发明提供了制备共价有机框架薄膜的新方法；且此运用方法制备共价有机框架薄膜厚度可控；效率高；普适性好；反应装置简单，操作成本低。

技术领域

本发明属于共价有机框架薄膜领域，具体涉及一种共价有机框架薄膜的制备方法。

背景技术

共价有机框架材料是2005年由Omar M.Yaghi等人合成出的一类完全由轻质元素(C、H、O、N、B等)通过共价键的方式连接而成的晶态有机多孔材料。共价有机框架材料以有机小分子为二级构筑单元，通过框架化学理论，以共价键的形式连接而构筑成高分子框架网络。其具有密度小、比表面积大、多孔性、结晶性等特点。此外，还可以通过对有机小分子的结构和功能的设计，实现对共价有机框架材料结构和功能的调控。由于以上独特的优点，共价有机框架材料已经在气体储存与分离、化学催化、质子传输、半导体器件、光学传感等领域表现出很好的应用前景。

然而传统的共价有机框架合成方法得到的产物均为粉末，粉末状的产物不利于其实际的应用，开发合成共价有机框架薄膜的方法尤为重要。目前，制备共价有机框架薄膜的方法有如下：(1)溶剂热法。此方法简单，将衬底与反应单体一同加入到反应溶剂中反应，即可在衬底上得到共价有机框架薄膜。但是，此方法得到的薄膜厚度较大，致密性也较差；(2)界面聚合法。此方法在水相和有机相界面生长共价有机框架薄膜，得到的薄膜厚度相对较薄。但是，将薄膜转移至衬底操作较为繁琐，不利于实际的生产应用；(3)剥离法。直接用共价有机框架粉末为原料，将其通过物理或者化学手段剥离成片状薄膜。此方法操作简单，但是剥离效率不高，且得到的片状薄膜尺寸较小，只有纳米或者微米量级。

到目前为止，高效、可控地制备大尺寸共价有机框架薄膜仍然是一个难解之题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种共价有机框架薄膜的制备方法，根据合成共价有机框架的反应为可逆反应，以共价有机框架粉末为原料，利用其逆反应制备得到了厚度、尺寸可控的共价有机框架薄膜。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种共价有机框架薄膜的制备方法，该方法为：将共价有机框架粉末作为前驱体置于盛有反应溶剂的水热反应釜中，再将衬底放入水热反应釜内，加入催化剂，将水热反应釜密封，加热反应，待反应结束后，静置到室温，取出衬底后清洗，即得到共价有机框架薄膜。

优选地，所述共价有机框架粉末是通过可逆反应制备得到，如亚胺键或硼酸脂键连接的共价有机框架粉末，用量1毫克以上。

优选地，所述反应溶剂为邻二氯苯、均三甲苯或甲苯中的一种，用量1毫升以上。

优选地，所述衬底为不溶于反应溶剂的衬底。

优选地，所述衬底为硅片、蓝宝石、云母或石英。

优选地，所述催化剂为醋酸、硫酸、三氟乙酸或路易斯酸，用量0.1毫升以上。

优选地，所述加热反应温度为60-150℃。

优选地，所述反应时间为2小时及以上，具体根据所制备共价有机框架薄膜的厚度确定。

优选地，所述共价有机框架粉末包裹于包裹物内且不外漏，所述共价有机框架粉末分解出寡聚物片段和单体，从包裹物内扩散到整个反应体系，所述包裹物为滤纸或滤膜。