[发明专利]一种键合三维共价有机骨架色谱柱及其分离应用

说明书

本发明公开了一种键合三维共价有机骨架色谱柱及其分离应用。制备了具有高热稳定性和丰富氨基基团的芳香结构三维共价有机骨架JNU‑5作为气相色谱固定相，进一步通过原位生长的方法制备了JNU‑5共价键合毛细管柱，并成功实现了二甲苯、二氯苯、丙基苯等同分异构体的高效气相色谱分离，除了同分异构体，所制备的JNU‑5共价键合毛细管柱对常见的正构烷烃、苯同系物和正构醇等物质也有很好的分离效果，且色谱柱可重复多次使用。本发明不仅提供了一种键合三维共价有机骨架基毛细管气相色谱柱的制备方法，而且为同分异构体的高效分离提供了新的解决方案。

技术领域

本发明属于色谱分离技术领域，尤其是指一种键合三维共价有机骨架色谱柱及其分离应用。

背景技术

同分异构体由于具有相似的化学性质，往往分离困难。例如，对二甲苯是聚对苯二甲酸乙二醇酯不可缺少的原料，但粒径、沸点和极化率相似的邻二甲苯、间二甲苯和乙苯始终以杂质的形式存在于对二甲苯中，增加了对其分离的难度。因此，开发新型色谱固定相用于气相色谱分离同分异构体具有重要意义。目前，虽然诸如金属有机骨架MOFs、金属有机纳米片MONs和多孔有机笼等新型多孔材料已被报道作为固定相用于同分异构体的气相色谱分离，但是同分异构体特别是二甲苯异构体的简单高效分离仍然不易实现。

共价有机框架(COFs)作为一种新型的多孔结晶有机聚合物，其可预先设计的有序多孔结构使其在储能、催化、传感和分离等方面有着广泛的应用。与二维(2D)COFs相比，3DCOFs具有更复杂的孔道和笼状结构，有利于主客体相互作用，具有更高的分离潜力。到目前为止，2D COFs已显示出其作为色谱固定相的潜力。虽然3D COFs在高效液相色谱中的应用能力已经有了初步的探索，但3D COFs作为气相色谱固定相的应用尚未见报道。因此，开发一种三维共价有机骨架基气相色谱柱用于气相色谱分离同分异构体对于同分异构体的分离和拓展3D COFs的应用具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种键合三维共价有机骨架色谱柱及其分离应用。本发明制备得到气相色谱柱对同分异构体材料具有很好的分离性能。

一种键合三维共价有机骨架色谱柱的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用碱、酸、水和醇对熔融石英毛细管进行预处理；

(2)向步骤(1)中所得熔融石英毛细管中填充氨基功能化溶液并在40-120℃条件下过夜进行反应，干燥制得氨基功能化毛细管柱；

(3)向步骤(2)中所述氨基功能化毛细管柱中加入三维共价有机骨架单体并在60-150℃下反应2小时，干燥制得三维共价有机骨架单体功能化毛细管柱；

(4)向步骤(3)中所述三维共价有机骨架单体功能化毛细管柱中加入三维共价有机骨架预聚合液并在80-200℃下反应1天，制得所述键合三维共价有机骨架基毛细管气相色谱柱。

在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述熔融石英毛细管的长度为1-100m，内径为0.075-0.53mm。

在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，所述氨基功能化溶液中氨基功能化试剂为氨基硅烷试剂、多巴胺或氨基离子液体。

在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，所述三维共价有机骨架单体可选自醛类、酮类、酸酐类和酰氯类化合物中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，步骤(3)中，所述三维共价有机骨架单体可选自四(4-甲酰基苯基)-甲烷、1,3,5,7-四(4-苯甲醛基)-金刚烷、芘-4,5,9,10-四酮、均苯四甲酸二酐、4,4',4”,4”'-四甲基四苯甲酰氯中的一种或多种。