[发明专利]一种含羟基多孔共价有机骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于有机材料合成技术领域，具体涉及一种含羟基多孔共价有机骨架材料及其制备方法和应用。本发明提供的含羟基多孔共价有机骨架材料，具有式I‑1～I‑3任意一式所示结构，本发明提供的含羟基多孔共价有机骨架材料为大分子网状交联聚合物，在气体储存、多相催化、气体分离或重金属离子吸附中具有广泛的应用。

技术领域

本发明属于有机材料合成技术领域，具体涉及一种含羟基多孔共价有机骨架材料及其制备方法和应用。

背景技术

多孔骨架材料具有相互连通的网状多孔结构，因此相对于其他材料具有比表面积大和密度更小的优势，被广泛的应用于非均相催化、氢气储存、吸附、离子交换、气体分离等领域。

多孔骨架材料包含金属-有机骨架和共价有机骨架。金属-有机骨架又称杂合化合物或配位聚合物，它是利用有机配体与金属离子之间的金属-配位络合作用通过自组装形成的具有超分子微孔网状结构的材料。由于有机配体种类多样，金属离子选择多样，使得合成金属-有机骨架材料具有很大的多样性、灵活性。此外，还可以通过合成特殊的有机配体与特定的金属离子装配形成专一化的有机骨架。

但是，金属-有机骨架材料的一些缺点导致其在应用上存在局限性：(1)在金属-有机骨架失去溶剂分子过程中其结构开始变得不稳定，含有多孔骨架的结构容易坍塌，导致孔径缩小或者形成无定形的无孔结构；(2)合成方法困难。

由于金属-有机骨架材料材料暴露出来的问题使得金属-有机骨架材料在非均相催化、氢气储存、吸附、离子交换或气体分离等领域的应用受到了限制，而现有技术中共价有机骨架材料的种类很少，大大限制了共价有机骨架的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种含羟基多孔共价有机骨架材料及其制备方法和应用，本发明提供的含羟基多孔共价有机骨架材料具有多孔结构，且具有一定的刚性，失溶剂的过程中分子结构稳定。

本发明提供了一种含羟基多孔共价有机骨架材料，具有式I-1～I-3任意一式所示结构：

优选的，为无定型材料。

优选的，所具有I-1所示结构的含羟基多孔共价有机骨架材料为圆片状，粒径为5～15μm；

所述具有I-2或I-3所示结构的含羟基多孔共价有机骨架材料为圆球状，粒径独立的为15～25μm。

本发明提供了上述技术方案所述含羟基多孔共价有机骨架材料的制备方法，包括以下步骤：

在保护气氛中，将三醛基间苯三酚、反应物A和极性有机溶剂混合，得到的反应原料液进行缩聚反应，得到所述含羟基多孔共价有机骨架材料；

所述反应物A为间苯三酚、连苯三酚或3,4,5-三羟基苯甲酸。

优选的，所述三醛基间苯三酚和反应物A的物质的量之比为(0.5～1.5)：(1.5～2.5)。

优选的，所述三醛基间苯三酚、反应物A和极性有机溶剂混合后三醛基间苯的物质的量浓度为0.01～0.015mol/L。

优选的，所述缩聚反应的温度为200～250℃，时间为90～100h。

优选的，所述极性有机溶剂为1,4-二氧六环和/或四氢呋喃。

优选的，所述缩聚反应后还包括：将得到的固体产物依次进行洗涤和干燥；

所述洗涤包括：依次进行第一洗涤、第二洗涤和第三洗涤；

所述第一洗涤的溶剂为甲醇；

所述第二洗涤的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；

所述第三洗涤的溶剂为甲醇和乙醇的混合溶液；