[发明专利]一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料及制备方法，基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料，简称c‑HBC‑COF，由式(III)所示：实验证明，本发明的一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料可用作气体的存储，此外，c‑HBC‑COF在与碘单质进行掺杂后导电性有明显提升，因此可用作电极材料。

技术领域

本发明属于高分子有机多孔材料领域，特别是涉及一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料c-HBC-COF及制备方法。

背景技术

共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)是一类以共价键连接的，具有规整孔道结构的有机多孔材料。共价有机框架材料质轻以及优异的稳定性使得该类材料在气体存储和光电领域有着潜在的应用前景。目前构筑共价有机框架材料的方法主要有“自下而上”和“自上而下”两种，可以通过合理的设计将具有特定功能的分子引入到聚合物骨架中同时保持共轭骨架的延展，从而实现共价有机框架材料的功能化。目前，已经有很多给体-受体类型的共价有机框架材料通过“自下而上”的策略成功构筑，在光催化产氢和非均相催化等方面有着出色的表现。但是，由于全是轻质元素组成导致共价有机框架材料的导电性很差，限制了该类材料在光电器件等领域的应用。

六苯并蔻是一类很具代表性的纳米石墨烯，根据分子峰平面性可以分为平面的六苯并蔻和扭曲的六苯并蔻两大类，在液晶、场效应晶体管等方面有着广泛的应用。扭曲的六苯并蔻相比于平面的六苯并蔻，有着更有意思的电子结构和载流子输运特性，因此在光电器件方面广受欢迎。因此，将扭曲的六苯并蔻引入到共价有机框架材料中或许可以实现对共价有机框架材料导电性的显著提升。目前尚未有基于扭曲的六苯并蔻的亚胺键连接的共价有机框架材料的报道。如何设计构筑出高导电性和高载流子迁移率的共价有机框架材料仍然是个难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供合成一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料的醛基单体II，化学名称为：3,5,15,22-四醛基六苯并蔻。

本发明的第二个目的是提供3,5,15,22-四醛基六苯并蔻的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料。

本发明的第四个目的是提供一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

3,5,15,22-四醛基六苯并蔻，其结构如式II所示，简称：c-HBC-CHO：

3,5,15,22-四醛基六苯并蔻的制备方法，包括如下步骤：

1)4,4’,4”,4”’-(并五苯-6,13-二亚甲基双(甲烷二亚甲基))四苯基甲醛I的合成：

6,13-双(二溴亚甲基)-6,13-二氢并五苯和4-甲酰基苯硼酸，在体积比为4:1的四氢呋喃和水的混合溶剂中，在碳酸钾提供的碱性条件下，通过钯催化剂催化的铃木偶联反应得到4,4’,4”,4”’-(并五苯-6,13-二亚甲基双(甲烷二亚甲基))四苯基甲醛I；

2)3,5,15,22-四醛基六苯并蔻II的合成：

4,4’,4”,4”’-(并五苯-6,13-二亚甲基双(甲烷二亚甲基))四苯基甲醛I和碘单质在体积比为1:30的环氧丙烷和无水甲苯的混合溶剂中，用365nm紫外灯辐照，得到3,5,15,22-四醛基六苯并蔻II；反应式如下：

一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料，简称c-HBC-COF，由式III所示：

一种基于扭曲六苯并蔻的共价有机框架材料的制备方法，包括如下步骤：