[发明专利]三维共价有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及共价有机框架材料技术领域，具体涉及一种三维共价有机框架材料及制备方法和应用。所述三维共价有机框架材料由第一单体和第二单体共聚合反应形成，所述第一单体的结构通式如式I或式II所示，R¹选自‑NH₂、‑Ph‑NH₂或‑CHO；R₁选自‑C、‑Si、取代或未取代的联苯基，或*为连接位点；R₂～R₁₆分别独立地选自‑H、‑Cl、‑Br、‑F、‑I、C₁～C₆直链烷基、C₁～C₆支链烷基，或C₁～C₆烷氧基；所述第二单体的结构通式如式III所示，R²选自‑NH₂或‑CHO；R₁₇～R₂₈分别独立选自‑H、‑Cl、‑Br、‑F、‑I、C₁～C₆直链烷基、C₁～C₆支链烷基，或C₁～C₆烷氧基；且当R¹选自‑NH₂或‑Ph‑NH₂时，R²选自‑CHO，当R¹选自‑CHO时，R²选自‑NH₂。

技术领域

本发明涉及共价有机框架材料技术领域，特别是涉及一种三维共价有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

共价有机框架材料(covalent organic frameworks,COFs)是一种新型的有机多孔材料，其由碳、氢、氧、氮、硼、硅等轻质元素通过强共价键结合而成。该类材料独特的元素组成和连接方式决定了其理论上具有高比表面积、高孔隙率、低密度和强化学/物理稳定性。因此，该类材料在光电、催化、传感、储能、分离及传导等方面具有巨大的应用前景。然而，目前该领域的发展主要集中在二维材料，主要因为二维材料易于合成，前驱体较为丰富。相对而言，三维材料的发展较为缓慢。主要原因之一就是目前可应用于制备三维材料的具有一定对称性的前驱体十分有限，导致了目前报道的COFs材料的拓扑结构很少，也间接导致了三维COFs材料的种类不够丰富。与二维COFs材料不同的是，三维COFs材料打破了巨大多数的π-π堆积作用，可以使共轭体系完全的暴露出来，其独特的连接方式又可以形成丰富的孔道，且形成的孔道环境更加复杂。以上结构特征使得三维COFs在众多应用领域具有巨大的应用前景。因此，开发新型三维COFs前驱体，开发新型拓扑结构的三维COFs具有重大意义。

发明内容

基于此，有必要提供一种新型拓扑结构的三维共价有机框架材料及其制备方法和应用。

本发明的一个方面，提供了一种X一种三维共价有机框架材料，由第一单体和第二单体共聚合反应形成，

所述第一单体的结构通式如式I或式II所示：

其中，R¹选自-NH₂、-Ph-NH₂或-CHO；

R₁选自-C、-Si、取代或未取代的联苯基，或*为连接位点；

R₂～R₁₆分别独立地选自-H、-Cl、-Br、-F、-I、C₁～C₆直链烷基、C₁～C₆支链烷基，或C₁～C₆烷氧基；

所述第二单体的结构通式如式III所示：

其中，R²选自-NH₂或-CHO；