[发明专利]手性共价有机骨架膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种手性共价有机骨架膜及其制备方法和应用，属于手性拆分技术领域。所述手性共价有机骨架膜包括醋酸纤维素基膜和手性共价有机骨架材料，所述手性共价有机骨架材料为β‑环糊精共价有机骨架；β‑环糊精共价有机骨架包含在醋酸纤维素基膜中，或吸附在醋酸纤维素基膜表面。本发明的手性共价有机骨架膜制备过程简单，具有优良的手性拆分能力，拆分对象广泛，且耐酸能力强，具备工业化应用的潜在优势。

技术领域

本发明属于手性拆分技术领域，具体涉及一种手性共价有机骨架膜及其制备方法和应用。

背景技术

手性膜拆分技术法是利用膜上特定的手性识别位点来实现对外消旋混合物的拆分。膜拆分技术法具有能耗低、操作简单、批处理量大、易工业放大等优点，工业应用潜力巨大，是有效分离手性分子最有前途的候选方法之一。

根据膜形态可将膜技术拆分法分为液膜拆分法和固膜拆分法。液膜具有快速传质的优点，但通常稳定性差，难以在工业上应用；固膜机械稳定性高、耐用、易于自动化，具有广阔的工业应用前景。目前，手性固膜可分为本体固膜、改性固膜和分子印迹固膜。本体固膜可供选择的膜材较少，使用面窄；分子印迹膜专一性较强，每种分子印迹膜只能拆分一种手性物质，且制备过程复杂；而改性固膜可设计性强，分离效率高，拆分范围广泛，是目前手性膜拆分技术研究的主流方向。

改性固膜的制备方法可分为物理改性和化学改性。传统手性聚合物材料在有机溶剂中不稳定，溶解度高且不具备孔隙结构，导致通过物理改性制备的共混膜和界面聚合法化学改性制备的复合膜（TFC）均具有致密和无定形的结构，在渗透通量和选择性之间存在无法消除的“权衡”关系。随着新材料的不断涌现，能够制备手性膜的材料开始增加。目前，纳米多孔材料由于具有固有的高孔隙率和可调节的孔结构，可以使膜同时保持高通量和高选择性，减轻传统膜渗透通量和选择性之间的制约关系，已经成功用于手性固膜的制备研究。新型纳米多孔材料主要包括：石墨烯(GR)、氧化石墨烯(GO)、金属有机骨架（MOF）、微孔聚合物（PIM）和共价有机骨架（COF）。相比于其他材料，COF不仅具有低密度，高孔隙率，大比表面积等特点，还具有较强的酸碱和有机溶剂耐受能力，能够适应温和或者恶劣的膜分离环境；其次，无机纳米材料会导致膜基质内部形成针孔和笼式筛网结构影响分离效果，而COF的纯有机骨架与有机聚合物膜材料化学相容较高，可消除两相之间的非选择性空隙，制备得到无缺陷膜。因此，手性共价有机骨架（CCOF）是一类有价值的新兴高质量手性膜材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种以手性共价有机骨架作手性拆分剂、醋酸纤维素作基膜材料的手性膜，该手性共价有机骨架膜具备优异的手性拆分效果和优良的耐酸性，具有工业化应用的潜力。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种手性共价有机骨架膜，包括醋酸纤维素基膜和手性共价有机骨架材料，所述手性共价有机骨架材料为β-环糊精共价有机骨架。

进一步地，所述β-环糊精共价有机骨架的制备方法为：将七（6-氨基-6-去氧）-β-环糊精和对苯二甲醛溶解在乙醇和水的混合溶剂中，加入冰醋酸作催化剂，混匀后在氮气氛围下静置反应，反应结束后离心收集产物，用乙醇和水各洗涤三次，干燥后即可得到β-环糊精共价有机骨架；

其中，七（6-氨基-6-去氧）-β-环糊精的浓度为20 mmol L^-1，对苯二甲醛的浓度为50 mmol L^-1，冰醋酸的浓度为180 mmol L^-1，乙醇和水的体积比为50:50。

上述手性共价有机骨架膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将β-环糊精共价有机骨架加至二甲基甲酰胺中，完全溶解后，加入醋酸纤维素和聚乙二醇400，制成铸膜液；

步骤2，将铸膜液倾倒在制膜模具中，形成初生液膜；

步骤3，将初生液膜置于去离子水中进行相转化成膜；