[发明专利]一种具有结晶性的酰亚胺类共价有机框架薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明属于聚合物薄膜制备领域，公开了一种具有结晶性的酰亚胺类共价有机框架薄膜材料及其制备方法，采用酸酐类化合物和胺类化合物在溶剂热的条件下通过脱水缩合反应生成酰亚胺COFs薄膜的合成方法。本发明制备的COFs聚合物薄膜，在长波长（700 nm）范围内透光率良好、稳定性强，具有良好的潜在应用前景，如应用于紫外线防护。

技术领域

本发明属于聚合物薄膜制备领域，具体涉及一种酰亚胺COFs薄膜材料的制备方法。

背景技术

COFs是一类多孔结晶性聚合物材料，具有结构功能可调整、比表面积较大、孔结构有序等特点，在气体存储、储能、光催化、分析化学等领域都具有应用前景。在材料合成领域，膜材料的制备一直备受关注，在之前，人们合成COFs膜材料较多地采用相界面合成的方法或原位扩散生长的方法。但采用相界面合成的方法通常需要两种溶剂，且需要反应本身的速度较快或者反应可逆性好。原位扩散的膜生长方法需要在高真空条件下才能实现而且要求其中的一种单体具有一定的挥发能力，对于较难挥发的单体或者不能挥发的单体，则不适合用该方法合成。对于酰亚胺类COFs材料目前实现膜合成的几乎没有。

在本发明中，提出了一种简单的合成方法，仅需控制溶剂的配比和量就可以实现结晶性酰亚胺COFs膜材料的合成。相比界面法合成，本方法合成工艺更简单，仅在单液相中就可以制备膜材料，而且扩散法合成膜材料通常采用亚胺材料，反应速度较快，容易形成表面掺杂不透明粉末颗粒的COFs膜材料；相比原位扩散生长的合成方法，本发明利用溶剂热法合成的酰亚胺COFs薄膜不需要采用高真空的扩散炉，合成设备简单。且本方法合成的膜材料具有一定的透光性，提升了其潜在应用潜力。本法合成简单可行，具有较好的实际意义。

发明内容

本发明目公开了一种可透光、具有结晶性的酰亚胺COFs薄膜的制备方法，具有创新性的意义和潜在的应用前景。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种酰亚胺COFs薄膜的制备，利用酸酐和胺类化合物在溶剂热条件下通过脱水缩合反应合成。

所述的PI-COF的制备方法：

按照一定的化学计量比分别称取两种单体：均苯四甲酸二酐和1,3,5-三(4-氨基苯基)苯等胺类化合物，置于安瓿瓶中，加入均三甲苯、N-甲基吡咯烷酮、异喹啉等混合溶剂，液氮浴中冷冻抽真空，火焰封口，置于烘箱中进行溶剂热反应，烘箱程序从室温升温至120-250℃，保温1-5天，通过溶剂热法得到酰亚胺COFs薄膜粗产物。将反应产物洗涤，用THF索提，收集产物并在真空干燥箱中干燥过夜，得到透明的酰亚胺COFs薄膜材料。

优选的溶剂体积比例是均三甲苯：N-甲基吡咯烷酮：异喹啉＝0.4：0.4：0.2。

优选的反应温度为150℃。

应用：所述酰亚胺类COFs薄膜材料应用于紫外线防护领域。

本发明的有益效果在于：

1)本发明通过溶剂热反应，使用均苯四甲酸二酐和胺类单体合成一类透明的结晶性酰亚胺COFs薄膜材料，实现大面积酰亚胺COFs薄膜材料的合成，具有反应成本低、生产工艺安全可靠的特点。

2)本发明中所用到的设备和化学试剂易得，合成工艺操作简便，合成工艺条件简单，实用性强，易于推广应用。所合成的COF薄膜材料可以吸收波长小于420nm的紫外光线，同时对波长大于650nm处的可见光有大于70％的透过率，可以作为一种紫外线防护材料。本发明利用溶剂热法合成的酰亚胺COFs薄膜材料化学稳定性好，具有酰亚胺薄膜合成的创新性的意义。

附图说明

图1是本发明中酰亚胺共价有机框架薄膜材料PMDA-TAPB和PMDA-TATTA的合成示意图；

图2是本发明中酰亚胺COFs薄膜材料的X射线衍射图；