[发明专利]一种基于三嗪类配体二维金属有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于三嗪类配体二维金属有机框架材料及其制备方法和应用，该金属有机框架是由三嗪类有机配体2,4,6‑三‑[4‑(8‑羟基‑2‑乙烯基‑喹啉)‑苯基]‑1,3,5‑三嗪与金属锌离子螯合形成的Zn‑MOFs。本发明制备的新型配体2,4,6‑三‑[4‑(8‑羟基‑2‑乙烯基‑喹啉)‑苯基]‑1,3,5‑三嗪在二氯甲烷中的溶解度极好，并且与金属离子络合速度很快，通过界面扩散法使其与锌离子螯合，得到新型二维金属有机框架材料Zn‑MOFs，所制备的Zn‑MOFs具备表面积大、结构规整、荧光性好的优点，且材料简单易得，成本较低，制备方法操作简单，条件温和，具有广阔的应用前景和实用价值。

技术领域

本发明涉及金属有机框架材料领域，尤其涉及一种基于新型三嗪类有机配体的二维金属有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

在过去的二十年中，具有特殊孔隙率以及良好荧光性的新型二维材料一直是科学研究的热门课题，从以石墨烯(或氧化石墨烯)为主，逐步推广到其他二维材料，包括MoS₂、WS₂、共价有机框架材料(COFs)等。其中二维共价三嗪框架材料(2D-CTF)是一类由C、N元素组成的具有三嗪环结构的二维共价有机框架材料，具有优异的结构稳定性和尺寸可调的面内结构孔，理论上是一类极具潜力的二维材料，并且可以通过廉价易得的化学前体来制备。

但是传统的共价三嗪框架材料制备条件较为苛刻，通常基于离子热方法利用熔融氯化锌作为催化剂在高温条件下聚合而成，这使得合成产物中存在骨架结构碳化缺陷以及氯离子与锌离子的残留，导致材料结构及性能缺陷；此外，基于该法制得的共价三嗪框架材料是层状体相材料，由体相材料到二维纳米片层在剥离效率和产物质量上仍面临较大挑战，这些因素均限制了2D-CTF材料的应用，而且三嗪类聚合物光学性能一般，难以在光学领域有好的应用。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供了基于三嗪类配体二维金属有机框架材料(Zn-MOFs)，其是一种结构规整、表面积大、具有优异的荧光性和稳定性的Zn-MOFs。

本发明还提供了一种基于三嗪类配体二维金属有机框架材料的制备方法，本发明主要采用界面扩散法用于MOFs的制备合成。

本发明第三个目的提供基于三嗪类配体二维金属有机框架材料的应用。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述的基于三嗪类配体二维金属有机框架材料，所述金属有机框架是由三嗪类有机配体2,4,6-三-[4-(8-羟基-2-乙烯基-喹啉)-苯基]-1,3,5-三嗪与金属锌离子螯合形成的Zn-MOFs。

其中，所述有机配体结构式如下：

作为优选，所述的新型三嗪类有机配体主要由：4-氰基苯甲醛、1,3,5-三嗪-2,4,6-三苯甲醛、2-甲基-8-羟基喹啉的用量分别为(2.64g，20mmol)，(1g，2.5mmol)，(1.3g，8mmol)制成，其中使用的溶剂三氯甲烷、乙酸酐及DMF的用量分别为(25-40ml)，(25ml-40ml)，(20-30ml)。

本发明所述的基于三嗪类配体二维金属有机框架材料得制备方法，包括如下步骤：

(1)合成1,3,5-三嗪-2,4,6-三苯甲醛

称取4-氰基苯甲醛，倒入三颈烧瓶中，加入三氯甲烷将其溶解，冰浴条件下逐渐滴加三氟甲烷磺酸作为催化剂，滴加完毕后，室温下反应，反应结束后将混合物直接倒入冰水中搅拌，调节pH至中性，过滤洗涤烘干，得到黄白色固体，采用柱层析进行提纯得到1,3,5-三嗪-2,4,6-三苯甲醛；

(2)称取1,3,5-三嗪-2,4,6-三苯甲醛，2-甲基-8-羟基喹啉，加入乙酸酐作溶剂，惰性气体保护下升温，搅拌反应，停止反应后自然冷却至室温，将反应物倒入冰水中搅拌过夜，抽滤得到黄棕色固体；