[发明专利]一类温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一类温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料及其制备方法，属于热敏材料和共价有机框架材料技术领域。本发明的技术方案要点为：一类温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料，其化学结构如下：其中，n＝8、12、16或22。本发明还具体公开了该温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料的制备方法。本发明具有合成过程简单、晶型好、比表面积大、稳定性好、易操作等优点，所合成的温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料COF‑XXU温控特性较好，是一种较具实际应用潜力的热敏材料，可应用于储能、温控分子开关和智能电极材料等领域。

技术领域

本发明属于热敏材料和共价有机框架材料技术领域，主要应用于智能温控分子开关领域，具体涉及一类温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料及其制备方法。

背景技术

共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks，COFs)是一种新兴的多孔有序晶体材料，具有结晶度高、结构可设计、比表面积大、密度小、热稳定性和化学稳定性高等特性，且近年来发展迅速，是高分子学科领域的研究热点。在导电、分子捕集和释放、气体分离、催化和能源存储与转化等领域均具有广泛的应用前景。

近年来，环境响应型聚合物在药物载体、生物探测器、智能材料等方面有着重要的应用，是未来新型材料的重要组成部分。可感知和回应环境变化的功能性COFs材料因其在不同领域的广泛应用而受到人们的广泛关注，这些材料能够在光、pH、化学物质和热等外界刺激下进行结构和性质变化。尽管目前取得了显著的进展，但在基础研究和应用研究领域，人们对新型环境响应COFs材料的开发和应用提出了更多、更高的要求。与其它环境响应的功能型COFs材料相比，人们对热敏COFs，特别是前后温差较小的温度响应COFs的研究仍然是一个空白。值得注意的是，热敏COFs在温度变化前后不会破坏COFs的本质结构，只是物理性质发生了改变，而且是可逆变化。这些温度刺激引起的COFs性质变化能够显著改变材料的分子吸附和导电等性能。

PEG功能化的离子液体是一种新型的有机温控分子开关，当体系温度升高到一定程度时(下临界温度)，能够在一相和两相之间实现可逆转变。与之前发现的其它环境响应分子开关不同，在温度升高前后，该类离子液体的结构并未发生本质改变，只是引起了物理性质的变化，而且具有高度的抗疲劳性。考虑到这些重要的几何变化和性质改变将赋予它们特殊的功能，将PEG功能化的离子液体融入多孔材料中是一种很有潜力的方式来调节和控制它们的特性以响应外部刺激。

为此，本发明通过后合成的策略，首次在COFs的孔结构中引入了温度响应的PEG离子液体结构单元，合成了一系列COF-XXU共价有机框架材料。温度变化前后，该COF-XXU共价有机框架材料的吸水量变化超过100倍，成为COFs功能化改型的一种很有前途的方式。

目前国内使用COFs制备温敏型材料的方法未见报道。比较常用的方法一般以聚丙烯为基底，在聚丙烯材料的表面涂上一层或两层温度敏感性材料的涂层，此种方法制备温度敏感性材料不仅需要添加很多其它添加剂，而且还存在聚合物不相容的问题。相比之下，PEG功能化的离子液体修饰的热敏COFs性能更加优异。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一类温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料及其制备方法，该制备方法具有合成过程简单、晶型好、比表面积大、稳定性好、易操作等优点，所合成的温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料COF-XXU温控特性较好，是一种较具实际应用潜力的热敏材料，可应用于储能、温控分子开关和智能电极材料等领域。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一类温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料，其特征在于该温度响应共价有机框架材料的化学结构如下：

其中，n＝8、12、16或22。

本发明所述的温控离子液体功能化的温度响应共价有机框架材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：