[发明专利]一种二维异孔共价有机框架化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二维异孔共价有机框架化合物及其制备方法，属于共价有机框架材料领域，是以一系列六氨基苯类衍生物与苯二醛类衍生物为原料，邻二氯苯与均三甲苯为溶剂，乙酸为催化剂，溶剂热反应若干天。而后，依次用N，N‑二甲基甲酰胺，丙酮，四氢呋喃抽滤洗涤，在四氢呋喃中索氏提取24小时后真空干燥得红棕色粉末，即为目标产物。以2，3，6，7，10，11‑六氨基三亚苯六盐酸盐和苯二醛作为构筑单体，通过对反应条件的仔细筛选，我们一步合成出的一系列二维异孔共价有机框架具有两种不同大小的孔径以及共轭的二维骨架。表征结果表明，制备好的化合物结晶度高，稳定性好。

技术领域

本发明属于共价有机框架材料领域，具体涉及一种具有六边形孔和四边形孔的二维异孔共价有机框架化合物及其制备方法。

背景技术

共价有机框架(COFs)是一类由有机单元通过共价键连接而形成的晶态有机多孔聚合物，具有高比表面积、低密度、结构精确可调等特点，在物质吸附、储存与分离、多相催化、传感、光电等方面有广泛的应用。自从2005年首例COF被报道以来，该领域发展迅速，主要集中在开发新结构和新应用等方面。经过10余年的发展，已有多种连接方式被用于COFs的构筑，基于不同连接方式的COFs表现出各自独特的性质，极大地增加了COFs的结构多样性，同时各种功能与应用也被开发出来，有力推动了这一研究领域的发展。

二维(2D)共价有机骨架(COF)通常是由刚性构筑单元连接形成的平面网络结构通过层间π-π作用堆积构成。理论上，层间π-π电子云的重叠以及层内共轭连接使得载流子能够在COF骨架中进行快速传递，因此，2DCOFs已成为催化等研究领域中的新候选材料。COFs中的孔隙大小和形状可以通过构建块的对称性和长度来精确控制。目前已经设计和制作了带有四边形、六边形甚至三角形孔隙的COFs。对于这些COFs，通常在一个COF骨架中只有一种类型的孔。

将不同类型的孔隙引入一个COF骨架中，形成形状或大小不同的孔隙周期性分布的COF，即异孔COFs。这种具有分级结构的材料具有高的比表面积、良好的质量输运、广泛的活性位点分布以及由于分层孔隙的共存而使扩散障碍降至最低等有趣的特性，有助于其在光催化、超级电容器、燃料电池等领域的应用。近年来，已经合成了具有三角形和六边形孔、两种不同尺寸的四边形孔、三角形和菱形孔隙的异孔COFs。尽管这些异孔COFs增加了COFs家族的结构复杂性和多样性，但其构建策略相当有限，因此，从拓扑结构的角度来看，异孔共价有机框架的构建仍具有挑战性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的第一个目的在于：提供一种二维异孔共价有机框架化合物，由具有60°夹角的C₃或C₆对称构筑单元的六氨基苯类衍生物和具有120°夹角的苯二胺类衍生物通过希夫碱反应形成具有四边形孔和六边形孔的二维异孔共价有机框架。

具体地，所述的二维异孔共价有机框架化合物，具有如式(1)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、式(6)、式(7)或式(8)所示的结构：

其中，式(1)中的R同时为-H或同时为-CH₃或同时为-OH；

式(2)中的R同时为H或同时为-CH₃；

式(3)中的R同时为-H或同时为-CH₃或同时为-OH；

式(4)中的R同时为H或同时为-CH₃

式(5)中的R同时为-H或同时为-CH₃或同时为-OH；

式(6)中的R同时为H或同时为-CH₃