[发明专利]一种类共价有机材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种类共价有机材料及其制备方法和应用，所述类共价有机材料的制备方法包括如下步骤：将含化合物1与化合物2的混合溶液调节至pH为0.5～3，然后进行水热反应，得到类共价有机材料。本发明利用了在高温高压下从过饱和热水溶液中培养晶体的方法，采用了化合物1和化合物2为前驱体，通过一步水热法制备了对甲醛具有特殊响应性能的类共价有机材料；合成方法简单便捷、反应条件温和，原料成本低廉，对环境友好。通过以上制备方法制得的类共价有机材料能在室温条件下对甲醛气体发生快速响应，并且具有反应灵敏度高、检测限低、恢复速度快的优点。

技术领域

本发明涉及气敏材料技术领域，特别涉及一种类共价有机材料及其制备方法和应用。

背景技术

现代社会工业、农业的迅速发展使得人们的生活水平迅速提高，同时也对环境造成了一定的污染，严重危害了人们的生命健康和财产安全。在各类环境污染中，空气污染是人们关注度最高的，对人们的伤害也是最直接、威胁最大的。空气中存在的有毒有害气体，会随着人们的呼吸时时刻刻损害着人们的身体健康。甲醛(HCHO)气体作为室内污染物的主要成分，因其存在时间长和危害较大的特点给人们的日常生活带来了极大的困扰。甲醛是一种可燃、无色、有刺激性气味的有毒气体，其广泛存在于人们日常生活中密切接触的各类室内家具和装潢材料中。甲醛具有较强的毒性，暴露在甲醛的环境中会存在潜在的健康安全隐患，人类健康构成重大威胁。研究表明，长期接触甲醛蒸气可能导致多种疾病，如粘膜炎症、咽喉疼痛、肺水肿、恶心、呕吐、白血病、妊娠综合征和脑瘤等。2006年，国际癌症研究机构(IARC)将甲醛的分类从“可能致癌”升级为“对人类致癌”。美国环境保护署和世界卫生组织已将甲醛列为一种诱变剂和可能的人类致癌物质。值得注意的是，仅0.4ppm的甲醛就会对眼睛和鼻子造成刺激。调查显示，人们在室内环境的时间占比高达70～90％。世界卫生组织(WHO)对甲醛的室内防护极限为0.08mg/m³。虽然甲醛具有刺激性气味，但人类对甲醛的嗅觉阀通常在0.06～0.07mg/m³，无法对室内环境的低浓度甲醛产生察觉。因此推动对环境中的甲醛实时监测向着更快、更灵敏、更智能化的方向发展，对保护人们的生命健康安全具有重大的意义。

由于甲醛的广泛存在以及巨大的毒性，开发和研究甲醛传感器长期以来都受到科研人员的广泛关注。现有甲醛的检测方法很多，常见的方法包括光度法、色谱法、电化学分析法及仪器监测法等。国外对室内甲醛进行检测的仪器主要分布在欧美和日本等发达国家。例如美国INTERSCAN公司研制了INTERSCAN4160型号的实时检测甲醛的仪器，其分辨率为0.01ppm，检测范围为0～20ppm；日本COSMOS公司研制的XP-308B型甲醛检测仪，其分辨率为0.01ppm，检测范围为0.01～3ppm；英国PPM公司研制的PPM-HTV型甲醛检测仪，其分辨率为0.01ppm，检测范围为0.01～10ppm。这些公司研制的甲醛检测仪器在分辨率和检测范围等方面的指标在全球都处于领先地位，但是这些检测器的价格均非常昂贵，无法达到普遍使用的目标。与此同时，国内甲醛检测仪的研制尚处于初始阶段，主要包括分光光度计、比色计、电化学分析仪等。其中，以电化学分析仪器甲醛气体传感器的发展为主。近年来，共价有机材料(Covalent Organic Framework，COFs)以其简单的制备方法，优异的性能和独特的共价结构脱颖而出，引起不少专家学者的关注，使其在吸附、催化、手性拆分等方向上极具应用潜力。

用于甲醛传感的材料大多都是金属氧化物，或者是针对金属氧化物进行掺杂，掺杂的方法多种多样，但也存在很多问题。比如工作温度高、响应不够迅速、恢复不够快、响应倍数较低等，同时制作工艺复杂、能耗大等诸多问题，远远不能达到方便快捷、灵活使用的现实目的。因此，研究如何在室温下实现对甲醛的高灵敏度检测成为半导体甲醛气体传感器领域的重要内容。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种类共价有机材料，可以用于甲醛的快速检测，灵敏度高，响应速度快，恢复性好，且成本低廉、制备简单。

同时，本发明还提供所述类共价有机材料的制备方法及其应用。