[发明专利]一种制备共价有机框架材料薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种制备共价有机框架材料薄膜的方法，其制备方法为，将具有二维结构的共价有机框架材料置于可密闭的玻璃容器中，加入易挥发性有机溶剂，密闭容器，进行超声处理，将超声后溶液喷涂或滴加在基材的光滑表面，待有机溶剂挥发后，再次喷涂或滴加溶液，重复操作多次。将共价有机框架薄膜均匀附着在多种基材表面，可满足多领域大规模生产的要求，而且操作方法简便易行。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种制备共价有机框架材料薄膜的方法。

背景技术

共价有机框架材料是由C，H，O，N，Si等轻质量元素通过共价键连接组成的多孔性结晶材料，由Yaghi等人在2005年发现(参考文献Science,2005,310,1166.)根据连接单元的不同，共价有机框架材料包括硼酸类、亚胺类、酰亚胺类、苯腙类、三嗪类等。该材料具有孔道结构高度有序、孔径尺寸可调控、比表面积高、化学稳定性和热稳定性强、密度低、可功能化修饰、合成单元及方法多样等特点，在气体、液体分离,化学催化，有机光电器件等领域具有巨大的应用潜力。

然而，共价有机框架材料多以粉末的形态存在，难溶于水或多数有机溶剂，不利于进一步制造分离材料、催化材料及功能性器件等，给材料的广泛应用带来挑战。将共价有机框架材料附着在其他材料表面，可以大大扩展该材料的应用范围。目前，已经有将共价有机框架附着或制备在诸如单层石墨烯，金属银，α-Al₂O₃陶瓷等材料表面的报道，如中国专利104710191A公开了一种在α-Al₂O₃陶瓷表面生长共价有机框架薄膜的方法，具体的，先后以3-氨丙基三乙氧基硅烷和4-醛基苯硼酸对α-Al₂O₃陶瓷表面进行化学接枝改性，然后采用微波合成技术在其表面原位生长共价有机框架薄膜COF-5，但选用的基体材料价格昂贵或制备条件苛刻或制备方法复杂，不利于规模化生产应用。

发明内容

为了解决现有粉末状共价有机框架材料存在的难溶于水或多数有机溶剂，不适于制造分离材料、催化材料及功能性器件的问题，发明人经长期的技术与实践探索，从而提供一种制备共价有机框架材料薄膜的简易方法，实现共价有机框架薄膜均匀附着在多种材料表面，有效扩展共价有机框架材料的应用范围，同时本申请制备工艺简单，反应条件温和，具有广阔的工业化应用前景。

本发明的目的之一在于提供一种制备共价有机框架材料薄膜的方法。

本发明的目的之二在于提供上述制备方法得到的共价有机框架材料薄膜。

本发明的目的之三在于提供上述共价有机框架材料薄膜的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种制备共价有机框架材料薄膜的方法，所述方法包括：

取二维共价有机框架材料，置于可密闭容器中，向其中加入易挥发性有机溶剂，密闭容器，进行超声处理，将超声后溶液滴加或喷涂在载体材料表面，待有机溶剂挥发后，再次滴加或喷涂溶液，重复操作多次即得共价有机框架材料薄膜。

进一步的，所述的二维共价有机框架材料具有层状结构，包括但不限于COF-1、COF-5、COF-LZU、ACOF-1；

进一步的，所述易挥发性有机溶剂为沸点低，常温常压下易挥发的有机溶剂，包括但不限于烷烃、烯烃、芳烃、卤烃、酯、醛、酮；更进一步的，所述易挥发性有机溶剂为二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃中的任一种；

进一步的，所述二维共价有机框架材料在易挥发性有机溶剂中的配比浓度为0.2～0.6mg/mL；

进一步的，所述超声处理条件为：超声频率大于20000Hz，超声时间为20～40min；