[发明专利]一种有机配体、三亚苯炔基功能化有机框架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种有机配体、三亚苯炔基功能化有机框架材料及其制备方法和应用，该有机配体包含三亚苯结构，并且在三亚苯的1,5,9位通过炔基连接有4‑氨基苯，在平面内形成共轭的刚性的连接结构，与三醛基间苯三酚通过氨醛缩合反应形成有机框架材料，该有机框架材料具有二维蜂窝网状结构和高结晶性；其中烯醇‑酮互变异构化引起的β‑酮烯胺连接的结构及共轭体系和丰富的炔基调节电子的转移，使有机框架材料具有宽的吸收谱和高的稳定性，有利于对太阳光的吸收。模拟太阳光照射下，有机框架材料的温度能达到48℃，表现出较高的光热转换性能。有机配体和有机框架材料制备方法条件温和，不需要苛刻的反应条件，可以大规模制备。

技术领域

本发明属于有机框架功能材料技术领域，涉及一种有机配体、三亚苯炔基功能化有机框架材料及其制备方法和应用。

背景技术

过度依赖化石燃料已导致全球变暖和环境恶化等灾难性后果，发展太阳能、风能和水能等可再生能源已经成为全球性趋势。太阳能的有效利用一直是热门的研究领域，其中，利用太阳能实现高效的水蒸发进行海水淡化、污水处理是最有前景的可持续淡水生产技术之一，为全球淡水短缺问题提供新的解决思路。传统水蒸发技术主要由化石燃料提供动力，需要较高能耗，并将产生对环境有害的副产品。太阳能水蒸发技术可以直接将清洁环保、成本低廉的太阳能转化为热能，用于蒸汽产生，有效解决水资源短缺问题。

光热转换材料（光吸收器）是太阳能水蒸发应用的关键部分，而共价有机框架（COF）具有强稳定性、高结晶度、多孔开放通道、低导热率和可设计性，有望为开发新一代具有良好亲水性和广泛光吸收的光热转换材料提供新思路。共价有机框架材料中有机配体的可设计性和后功能化修饰给COF的应用前景带来了极大的优势。但由于COF的固有疏水性和有限的光吸收，作为光热转换材料在太阳能水蒸发中的应用仍处于起步阶段。因此，提高COF材料的亲水性和光吸收范围是应用于太阳能水蒸发的主要目标。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种有机配体，该有机配体包含三亚苯结构，并且在三亚苯的1,5,9位通过炔基连接有4-氨基苯，平面内形成共轭的刚性的连接结构，能够通过氨基进行反应使得配体被修饰。

本发明的第二个目的是为了提供一种有机配体的制备方法。

本发明的第三个目的是为了提供一种三亚苯炔基功能化有机框架材料。

本发明的第四个目的是为了提供一种三亚苯炔基功能化有机框架材料的制备方法。

本发明的第五个目的是为了提供一种三亚苯炔基功能化有机框架材料的应用。

实现本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：

一种有机配体，化学命名为：1,5,9-三（4-氨基苯乙炔基）三亚苯，其化学结构式如式I所示:

。

实现本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：

一种有机配体的制备方法，包括以下步骤：

以1,5,9-三卤三亚苯和4-乙炔基苯胺为原料，以无水碳酸钾为碱，以碘化亚铜、双三苯基膦二氯化钯和三苯基膦的复合催化剂体系为催化剂，在四氢呋喃溶液中，惰性气体氛围下反应，反应结束，得到所述有机配体。

进一步的，1,5,9-三卤三亚苯、4-乙炔基苯胺和无水碳酸钾的物质的量之比为1：（3-5）：（3-8）；催化剂中碘化亚铜、双三苯基膦二氯化钯和三苯基膦的物质的量之比为（1-3）:1:（1-4）；催化剂的用量为1,5,9-三卤三亚苯物质的量的15%-30%。

进一步的，反应的条件为50-65℃下反应12-48h。

实现本发明的目的之三可以通过采取如下技术方案达到：

一种三亚苯炔基功能化有机框架材料，具有式II所示结构单元，