[发明专利]一种共价有机框架材料的机械化学制备方法及应用

说明书

本发明提供一种利用机械化学法合成高效光催化共价有机框架材料的方法。其技术方案是采用机械化学法，以三聚氰胺和2,4,6‑三甲酰间苯三酚为原料，按照一定的摩尔比进行配料，利用行星式球磨设备，在室温下通过湿法球磨得到粘稠状浆料，将其清洗干燥后，即可制得稳定的共价有机框架材料。该法工艺简单，研磨反应过程仅使用少量溶剂，不仅环保，而且降低生产成本，反应时间仅为水热法的1/36，反应条件温和可应用于大规模的生产。同时，制得的剥离薄片状结构粉体材料在可见光下光吸收范围宽，光生载流子的分离效率高，能快速分解水中有毒有机物，具有优异的处理有机废水的性能，可多次重复利用，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，涉及一种机械化学法制备基于三聚氰胺和2,4,6-三甲酰间苯三酚共价有机框架光催化剂的方法和应用。

背景技术

随着全球经济的高速发展，不可再生能源的大量使用带来的能源短缺和环境污染问题已经成为制约人类发展和影响社会进步的两大世界性的难题。为了实现经济的持续发展，寻找和开发绿色、环保的可持续发展新能源成为人类生存和发展亟待解决的重要课题。在现有众多的新能源体系(比如风能、潮汐能、地热能和太阳能)中，太阳能由于其廉价、无污染、能量大、普遍存在等优点，被人们认为是未来替代化石能源的最佳选择。光催化技术是近年来迅速发展起来的利用太阳能进行能源转化和环境净化的环保技术，被誉为缓解因化石能源消耗所引起的能源危机和环境污染的绿色新途径，其在能源和环境方面都有着非常广阔的应用前景。光催化是利用光的驱动力将光能转化成化学能，从而促进化学反应进行的过程。它的主要机理是光催化剂受到日光照射时，其内部低能量区的电子获得能量被激发跃迁，催化剂内形成光生电子和光生空穴。水分子和光生空穴生成羟基自由基，氧气和光生电子反应生成超氧阴离子。羟基自由基、超氧阴离子和光生空穴这三种活性氧化物质能将有机污染物降解为二氧化碳和水等小分子，从而达到环境净化的目的。由于光催化技术利用的是廉价、清洁的太阳能，在将太阳能转化为其他能量的过程中不会产生额外的污染，因此，光催化技术引起了世界各国科学研究者的广泛关注。

常用的光催化剂主要有二氧化钛(TiO2)，硫化锌(ZnS)等氧化物、硫化物金属半导体材料、非金属化合物半导体材料(如：石墨化氮化碳)和近十几年发展起来的金属有机框架、共价有机框架材料等。其中共价有机框架材料(COFs)是由轻质元素C、N、O、B、Si等，通过强的C-N、C-B、C-Si、B-O等共价键形成高度有序堆积排列的结晶多孔材料。COFs材料不含金属元素，所以比由金属簇和有机单元形成的MOFs具有更小的密度，但仍具有MOFs高稳定性、孔径可调控的特点。COFs因其明确的拓朴结构，在结构设计、功能化及构效关系等方面引人关注。此外COFs具有比表面积大、热稳定性髙等优点，该材料己被应用于多个领域，如气体的储存和分离，用作光电材料、储能材料，制备功能性COFs材料用于催化领域等。