[发明专利]一种共价三嗪有机框架复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种共价三嗪有机框架（CTF）复合膜的制备方法，属于纳米功能材料制备技术领域，本发明是利用特定熔融金属盐在高温下催化芳香腈类单体聚合形成CTF，经强酸处理后得到可溶剂化的CTF，随后将可溶剂化的CTF溶入有机溶剂中进行静电纺丝，最终获得CTF复合膜；与绝大多数仅能形成悬浮液的共价有机框架材料不同，本发明中的可溶剂化CTF由于尺寸较小且表面具有丰富的亲水性羧基官能团，因此能够以完全溶剂化的状态均匀分散于有机溶剂，从而有利于静电纺丝成膜。本发明制备的CTF膜具有良好的亲水性、发达的孔隙结构以及良好的化学稳定性，在吸附分离、非均相催化等领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种共价三嗪有机框架（CTF）复合膜的制备方法，属于纳米功能材料制备技术领域。

背景技术

共价三嗪有机框架（CTF）是共价有机框架材料的一个子类，由芳香腈类前驱体通过环三聚反应形成，具有高氮含量、高化学稳定性和发达的孔隙结构，在传感、储能、催化等领域具有良的应用前景。由于CTF材料是难溶性的高分子结构，通常只能形成低浓度的悬浮分散液，限制了其进一步的成型加工。因此，开发可溶性的CTF材料对拓宽其应用领域，增强其应用性能具有重要意义。

发明内容

针对CTF难以溶解加工的技术问题，本发明提供了一种共价三嗪有机框架复合膜的制备方法，该方法制备了一种可溶解的CTF，能够以完全溶剂化的状态均匀分散在有机溶剂中，进而可通过静电纺丝技术制备CTF复合膜，在吸附分离、非均相催化等领域具有良好的应用前景。

本发明共价三嗪有机框架复合膜的制备方法是将芳香腈类单体和特定熔融金属盐按摩尔质量比称取，研磨混合后加入玻璃或石英管中，在惰性气氛或真空条件下封管，经过高温加热后，取出研磨，然后经过洗涤去除未反应的物质，干燥后得到CTF；将CTF在强酸溶液中加热，将反应后的混合溶液加水析出沉淀，沉淀经过洗涤、干燥后，即得可溶剂化的CTF，随后将可溶剂化的CTF和高分子聚合物按一定比例溶入有机溶剂中配制纺丝溶液，进行静电纺丝，最终可获得CTF复合膜。

所述熔融金属盐为AlCl₃、FeCl₃、MnCl₂中的一种或几种。

所述芳香腈类单体为对苯二腈、吡啶二腈、邻苯二腈、苯三甲腈等芳香腈类有机分子。

所述芳香腈类单体和熔融金属盐的摩尔质量比为1:0.1～1:20。

所述高温加热是在200℃～600℃下煅烧1～120小时。

所述强酸溶液是硫酸、硝酸、硫酸-硝酸混合酸中的一种，加热温度为40～120℃。

所述高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。

所述可溶剂化的CTF与高分子聚合物的质量比为1:0.01～1:30。

本发明的有益效果如下：

本发明方法与绝大多数仅能形成悬浮液的共价有机框架材料相比，可溶剂化CTF由于尺寸较小且表面具有丰富的亲水性羧基官能团，因此能够以完全溶剂化的状态均匀分散于有机溶剂中，从而有利于静电纺丝成膜，不仅可以高效的制备出高结晶度的CTF复合膜，还提高了CTF材料的应用潜力。

附图说明

图1为实施例1制备过程中制得的CTF与溶剂化的CTF红外图谱；

图2为实施例1制备过程中制得的CTF和溶剂化的CTF溶解在DMF中的对比图；

图3为实施例1制备的溶剂化的CTF薄膜；

图4为实施例1制备的溶剂化后的CTF纺丝薄膜的SEM图。

具体实施方式