[发明专利]中空球状共价有机框架材料、制备方法、用途及其中间体

说明书

本发明公开了一种中空球状共价有机框架材料、制备方法、用途及其中间体。本发明提供了一种中空球状共价有机框架材料、制备方法、用途及其中间体；该中空球状共价有机框架材料的重复结构单元如式I或式II所示，该共价有机框架材料为中空球状结构，结晶度高，热稳定好，对有害挥发物质的捕获、包结或储存效率较高，且用于吸附时循环性能好，同时，该材料制备方法简单，适合工业化。

技术领域

本发明涉及中空球状共价有机框架材料、制备方法、用途及其中间体。

背景技术

多孔材料由于其在气体吸附和分离、催化传感等领域的广泛应用(A.Stein,Z,Wang,M.A.Fierke.Adv.Mater.2009,21,265)，吸引了众多科研人员的广泛关注。有机多孔材料由有机小分子通过共价键连接而成，在多孔材料中占有着重要的地位。与沸石分子筛等无机多孔材料相比，有机多孔材料具有更小的密度以及更大的比表面积，而且分子结构的多样性和可剪裁性为COFs材料结构以及功能的多样性提供了充足的保障。一般情况下，通过有机小分子单体聚合的制备方式通常只能得到无定型材料，如共轭微孔COF(CMPs)、多孔COF网络(PPNs)、多孔芳香框架(PAFs)等无定型材料。与之相比，而具有结晶性的有机多孔材料有着无可比拟的优势，可以通过改变构筑单元以实现对框架结构原子级别精度的控制，因而可以实现对孔大小、孔结构与孔性质的精确调节，获得内部结构高度有序有机多孔材料。最近几年成功制备的共价有机框架(COFs)材料便是一种新型的具有可预测拓扑结构的结晶性有机多孔材料(P.A.Waller,F.Gandara,O.M.Yaghi.Acc.Chem.Res.2015,48,3053)。然而与其相似物金属有机框架(MOFs)相比，共价有机框架的拓扑结构非常有限，二维材料COFs材料的性质探索在很大程度上受限于结构的单一，因此发展具有新的拓扑结构COFs的合成策略来增加其多样性同时开发拓展其功能应用是这一领域的一大难点，也是这一研究领域目前的主要发展方向之一。

中空球结构材料由于具有密度低、比表面积大、稳定性好和具有表面渗透能力的特点，在化学、生物和材料科学等领域均有重要的应用(T.K.Mandal,M.S.Fleming,D.RWalt.Chem.Mater,2000,12,3481)，如控制释放胶囊、人造细胞、电学元件、填料、催化、分离材料、涂料等。但是，现有的有机多孔材料对有害挥发物质如碘等进行捕获、包结和储存效率较低且用于吸附时循环性能差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，为了克服现有技术中有机多孔材料对有害挥发物质如碘等进行捕获、包结或储存效率较低且用于吸附时循环性能差的技术缺陷，而提供了一种中空球状共价有机框架材料、制备方法、用途及其中间体。该中空球状共价有机框架材料的重复结构单元如式I或式II所示，该共价有机框架材料为中空球状结构，结晶度高，热稳定好，对有害挥发物质的捕获、包结或储存效率较高，且用于吸附时循环性能好，同时，该材料制备方法简单，适合工业化。

本发明提供了一种中空球状共价有机框架材料，其重复结构单元如式I或式II所示：

式I中，表示省略的如式I所示的重复结构单元；

式II中，表示省略的如式II所示的重复结构单元；