[发明专利]具有共价有机框架的核壳结构的复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具有共价有机框架的核壳结构的复合材料，其中所述复合材料由共价有机框架材料形成的壳包覆磁性颗粒形成的核构成，其中所述核和壳的结构如下：(1)核结构，其为聚多巴胺层包覆的Fe₃O₄的颗粒，并且所述颗粒经含氨基的烷氧基硅烷改性，从而在聚多巴胺层表面上连接有‑NH₂官能团；(2)壳结构，其为3,3'‑二甲氧基联苯胺和三醛基间苯三酚的反应产物。本发明还涉及所述复合材料的制备方法以及应用。

技术领域

本发明涉及一种具有共价有机框架的核壳结构的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

共价有机多孔聚合物主要由H、B、C、N、O等轻元素组成，是一类由有机构筑模块通过强的共价键连接而成的具有多孔结构的高分子材料，具有较大的比表面积，结构和功能可调控等特点。其在金属离子、染料分子的吸附与识别、水中污染物的降解、有机染料分离、催化和传感等领域展现出巨大的应用价值，已引起纳米材料科研工作者的广泛关注。近年来，科学工作者着力于将有机无机材料进行杂化，将其各自优势结合起来，可以发挥两种或多种不同材料各自的优越性，如新型的核壳材料等。核壳材料的不仅壳层能够根据研发需求进行可调控设计，还可以将改善材料的亲水性、智能响应性(如磁响应性)赋予给内核微粒，从而实现了材料的多功能化。

目前，已有具有共价有机框架的复合材料用于水中有机化合物杂质例如染料的吸附，但是现有的共价有机框架材料存在有在水中稳定性差，难以分离回收的缺点。

因此，针对不同的杂质目标化合物，研制新型具有共价有机框架的复合材料，在水处理杂质吸附领域具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种具有共价有机框架的核壳结构的复合材料，其中所述复合材料由共价有机框架材料形成的壳包覆磁性颗粒形成的核构成，其中所述核和壳的结构如下：

(1)核结构，其为聚多巴胺层包覆的Fe₃O₄的颗粒，并且所述颗粒经含氨基的烷氧基硅烷改性，从而在聚多巴胺层表面上形成有-NH₂官能团；

(2)壳结构，其为3,3'-二甲氧基联苯胺和三醛基间苯三酚的反应产物，具有以下结构：

本发明另一方面提供了所述的复合材料的制备方法，其包含以下步骤：

(1)将盐酸多巴胺、过氧化氢、硫酸铜溶解于三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，然后加入Fe₃O₄纳米颗粒，室温搅拌过夜，经磁铁收集并洗涤、干燥，得到聚多巴胺层包覆的Fe₃O₄的颗粒；

(2)将所述聚多巴胺层包覆的Fe₃O₄的颗粒和含氨基的烷氧基硅烷于溶剂中反应，经磁铁收集并洗涤、干燥，得到改性的聚多巴胺层包覆的Fe₃O₄的颗粒；

(3)将改性的聚多巴胺层包覆的Fe₃O₄的颗粒、3,3'-二甲氧基联苯胺和三醛基间苯三酚在高温下于溶剂中反应，之后经磁铁过滤、洗涤、干燥后得到核壳结构的复合材料。

本发明又一方面提供了所述的复合材料用作吸附剂用于在水中吸附多氟化合物的用途，所述多氟化合物优选为多氟取代的羧酸，如全氟辛酸。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：