[发明专利]一种带有二芳烯光分子开关的共价有机框架材料及其合成方法和应用

说明书

本发明涉及共价有机框架材料技术领域，尤其涉及一种带有二芳烯光分子开关的共价有机框架材料及其合成方法和应用。所述方法为：将TAPB‑BPTA‑COF、叠氮环戊烯噻吩、催化剂加入到反应装置中，再加入溶剂，脱气处理，再加入三乙胺；搅拌，即得；所述叠氮环戊烯噻吩为1‑(2,5‑二甲基‑3‑噻吩基)‑2‑(2‑甲基‑5‑叠氮基甲基‑3‑噻吩基)环戊烯。本发明在共价有机框架材料上后修饰的二芳烯其具有开环和闭环两种活性异构体，在光的调节下可以实现可逆的转化，从而实现了光调节COF孔径大小，并且使大孔径的COF变为小孔径的COF，增加了与小分子气体的接触面积和相互作用力，从而实现了气体小分子的吸收和分离。

技术领域

本发明涉及共价有机框架材料技术领域，尤其涉及一种带有二芳烯光分子开关的共价有机框架材料及其合成方法和应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

共价有机框架材料是一种以轻元素(C、N、O、H、B等)通过共价键连接构建的有序的晶态多孔材料。由于其具有较高的表面积、较低的密度、高的热稳定性，在光电、催化、储气、储能、药物释放及治疗等方面具有广泛的应用前景。例如，专利文献201910464714.0公开了一种侧链修饰的共价有机框架化合物的合成方法，以BPTA、DMA、TAPB为原料合成COFs，采用COFs与叠氮化物的Click反应，形成侧链修饰的共价有机框架化合物。该发明通过对COFs骨架的侧链进行修饰，可以制备出能够特异性吸附和去除空气中有毒有害气体的新型填充材料，用于制造不同功能的军用和民用口罩。

发明内容

本发明所要解决的问题是/实现的目的是：制备对光可逆响应的晶态材料，利用可逆的变化，调节孔径的大小，从而实现气体小分子的吸附和分离。为此，本发明提出了一种带有二芳烯光分子开关的共价有机框架材料及其合成方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种带有二芳烯光分子开关的共价有机框架材料，其具有式(I)所示结构：

其次，本发明公开所述带有二芳烯光分子开关的共价有机框架式化合物的制备方法：将TAPB-BPTA-COF、叠氮环戊烯噻吩、催化剂加入到反应装置中，再加入溶剂，脱气处理，再加入三乙胺；搅拌反应，即得；所述叠氮环戊烯噻吩为1-(2,5-二甲基-3-噻吩基)-2-(2-甲基-5-叠氮基甲基-3-噻吩基)环戊烯。

作为进一步的技术方案，所述溶剂为无水N,N-二甲基甲酰胺。

作为进一步的技术方案，所述催化剂为碘化亚铜。

作为进一步的技术方案，所述催化剂用量为TAPB-BPTA-COF质量的0.5％。

作为进一步的技术方案，所述三乙胺的用量为：溶剂和三乙胺的体积比为25:2；所述溶剂的用量足够叠氮环戊烯噻吩溶解即可。

作为进一步的技术方案，所述叠氮环戊烯噻吩用量与TAPB-BPTA-COF质量比为1:2。

作为进一步的技术方案，所述脱气处理的方法为：将反应瓶放在液氮中，等溶液冻住抽真空，完成后将反应瓶在放入乙醇溶液中解冻，循环上述步骤2-4次。

作为进一步的技术方案，所述反应的时间为48-72h。

再次，本发明公开一种带有二芳烯光分子开关处于闭环状态的共价有机框架材料，其具有式(II)的结构：

再其次，本发明公开所述带有二芳烯光分子开关处于闭环状态的共价有机框架材料的制备方法：将所述带有二芳烯光分子开关的共价有机框架材料(式(I))用波长365nm的紫外灯照射，即得。