[发明专利]一种二维亚胺基共价有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明的一种二维亚胺基共价有机框架材料及其制备方法和应用，属于新材料的制备和贵金属吸附技术领域，材料的制备方法包括：将1,3,5‑三(对甲酰基苯基)苯和3,3'‑二羟基联苯胺作为构筑单元，将均三甲苯、1,4‑二氧六环和乙酸依次加入构筑单元中，经过冷冻循环进行脱气，密封加热，冷却降温后，使用无水四氢呋喃和丙酮进行洗涤，真空干燥，得到二维亚胺基共价有机框架材料。本申请方法合成的新型二维亚胺基共价有机框架具有良好的晶体结构、有序的一维孔道和丰富的羟基功能位点，将合成的新型二维亚胺基共价有机框架材料用于对金的吸附研究，表明制备的新型二维亚胺基共价有机框架材料对金具有优异的吸附能力和的选择性。

技术领域

本发明属于新材料的制备和贵金属吸附技术领域，具体涉及一种二维亚胺基共价有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

共价有机框架(COFs)作为一种新型的有序结晶有机聚合物，它是将有机单体通过强共价键连接而成的网状结构。COFs材料以二维或三维(2D或3D)的方式利用逐步增长的聚合方式进行链增长，使其刚性骨架受到拓扑引导，以确保结构的有序性。聚合反应过程包括共价键和非共价键相互作用的整合，以形成明确但延伸的晶体结构。由于共价有机框架材料的结构完全由单体决定，所以，COFs材料是一种完全可预设计和合成可控的聚合物。值得注意的是，这种结构特征很难被传统的聚合物和其他分子框架所获得。与传统的晶态多孔材料相比，COFs不仅具有精确的化学功能，还具有许多明显的优点，如高度可调的孔隙率、低密度、大的比表面积、优异的化学稳定性和易于定制的功能。这些独特的性质使COFs材料受到了特别的关注，使其在气体存储与分离、催化、化学传感、电子器件和药物输送等领域具有独特的性能和巨大的应用潜力

自2005年Yaghi教授报道了首次合成两个COF材料(COF-1和COF-5)以来，迄今为止，已经合成了种类繁多的COFs材料。根据有机构筑单元和结构的不同，COFs材料主要可以分为三类：含硼连接、三嗪连接和亚胺连接的COFs材料。含硼COFs材料通常表现出低密度、高比表面积和优异的热稳定性(最高达450-600℃)等特点，导致其应用范围广泛。然而，硼酸酯在潮湿环境中容易水解的特点，限制了它们的长期使用；三嗪连接的COFs材料，共价三嗪框架(CTFs)具有高比表面积和优异的化学/热稳定性，特别是在催化方面具有很好的性能，但结晶度较低带来了一些问题；对于亚胺连接的COFs材料，它比含硼COFs具有更高的水稳定性，与CTFs相比具有更好的结晶性。但是目前制备的亚胺基COF材料的缺乏罐能基团，使其对金(Ⅲ)的吸附存在吸附效率低和选择性的问题。因此，开发具有高密度功能单元的COFs材料，使其对金(Ⅲ)具有良好的吸附性能，对金的吸附和回收具有重要的意义。

COFs材料的结构单元的可设计性使其具有优异的结构特征，如可被定制的结构、可调节的孔隙率(以介孔为主)、高度有序的孔道和可调节的化学和物理性质，在各个领域被广泛应用。此外，与金属有机框架(MOFs)材料的配位键相比，COFs材料在实际应用中表现出高度稳定的结构，特别是在特殊环境下。这些特点使COFs材料在很多方面具有其他材料(MOFs、多孔碳、多孔二氧化硅材料、凝胶材料等)无法比拟的优势。因此，设计并合成具有特定功能的新型二维亚胺基共价有机框架对于丰富共价有机框架材料的种类和拓展其应用范围具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提出了一种二维亚胺基共价有机框架材料及其制备方法和应用，目的是制备了一种新型二维亚胺基共价有机框架材料，提供共价有机框架材料在贵金属吸附方面的应用。通过Shiffbase脱水缩合反应制备了具有富含羟基的COFs材料，对金离子具有良好的吸附选择性和吸附效率，为COFs材料在贵金属吸附领域的应用提供了重要的参考。