COF-5一维棒状晶体材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供COF‑5一维棒状晶体材料及其制备方法，制备方法包括：步骤1.在无水无氧的环境下，按2,3,6,7,10,11‑六羟基三苯、1,4‑苯二硼酸、1,3,5‑三甲苯、1,4‑二氧六环的添加比例为0.1～0.3mmol:0.1～0.5mmol:10～15mL:10～15mL进行混合，形成混合物；步骤2.将混合物密封，超声分散后振荡，得到均匀的分散液；步骤3.将分散液加热至一定温度，反应一段时间；步骤4.洗涤反应产物，然后进行真空干燥，最后通入保护气体，在设定温度下热处理一段时间，得到COF‑5一维棒状晶体材料。本方法制备工艺简单，制得的产物生长较好，并且形貌规则。

One dimensional rod crystal material of cof-5 and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
COF-5一维棒状晶体材料及其制备方法
本专利技术属于多孔材料
，具体涉及一种COF-5一维棒状晶体材料及其制备方法。
技术介绍
共价有机框架材料最早于2005年由OmarYaghi课题组合成出来，是一类具有周期性和结晶性的新型有机多孔聚合物，此类材料由C、H、O、N、B等轻质元素通过强共价键连接形成，具有低密度、较高的热稳定性、高化学稳定性和高比表面积等特点。COF材料由于具有较强的气体吸附能力，最初被用于储存氢气、二氧化碳、二氧化硫等气体，在燃料电池及新能源汽车、工业废气处理等相关领域被广泛使用，并实现产业化。随着研究者对COF材料研究的深入，发现其在气体催化、储能、光电、传感等领域还存在较大的应用潜力，进一步引起了人们对COF材料强烈的研究兴趣。COF材料的有效合成是目前存在的一大难题。已有研究表明，由于COF材料中的原子均由强共价键相连，材料组成单元的形成和延伸需要较高的活化能，此外要使COF晶体能良好生长，还需要对反应条件加以控制。因此，为满足COF合成的热力学和动力学条件，参与反应的有机单体应处于温度和压强较低的温和反应环境，并以较低的反应速率进行长时间的可逆反应。COF-5是一种典型的二维硼酸酯类COF材料，最早研究者将其作为储氢材料进行相关研究。此外，COF-5分子层上均匀分布着硼酸酯官能团，有可能成为气体进行化学吸附的活性位点，因此在催化及气敏等领域具有一定的应用潜力。但目前对于COF-5的研究还相对较少，其具体的合成过程和机理尚不明确。在已发表的COF-5相关的科研论文中，普遍存在所得COF-5晶体形貌不规则，尺寸较小且不均一的问题。若能解决这一问题，得到晶体生长良好，形貌相对规则的COF-5材料，可能有助于深入研究COF-5的生长过程和机理，为同类COF材料的制备提供参照，改善COF-5在各种应用中的工作性能，以及拓展COF材料的应用领域。尤其是，一维棒状COF-5材料相对其他形貌的COF-5材料具有更高的比表面积，能更加充分地利用分子层间吸附气体分子或其他有机小分子，吸附能力更强，有可能在可燃气体的储存等储能应用中，或者污染物的收集降解等节能环保应用中具有更好的性能。因此，以得到晶体生长良好的COF-5一维棒状晶体为目的，针对COF-5的制备方法进行研究具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种COF-5一维棒状晶体材料及其制备方法，该制备方法工艺简单，晶体产物形貌较好。本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：<制备方法>本专利技术提供一种COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.在无水无氧的环境下，按2,3,6,7,10,11-六羟基三苯、1,4-苯二硼酸、1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六环的添加比例为0.1～0.3mmol:0.1～0.5mmol:10～15mL:10～15mL，将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯和1,4-苯二硼酸加至1,3,5-三甲苯和1,4-二氧六环的混合液中，形成混合物；步骤2.将混合物密封，超声分散后振荡，得到均匀的分散液；步骤3.将分散液加热至一定温度，反应一段时间；步骤4.洗涤反应产物，然后进行真空干燥，最后通入保护气体，将产物在设定温度下热处理一段时间，得到COF-5一维棒状晶体材料。优选地，本专利技术提供的COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，还可以具有以下特征：在步骤3中，加热温度为80～100℃，反应时间为72～120h。优选地，本专利技术提供的COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，还可以具有以下特征：在步骤4中，设定温度为200～300℃，热处理时间为1～3h。优选地，本专利技术提供的COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，还可以具有以下特征：在步骤4中，洗涤试剂为丙酮、甲醇、苯、乙醚、DMF中的任意一种。优选地，本专利技术提供的COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，还可以具有以下特征：在步骤4中，保护气体为氮气、氩气、氦气中的任意一种。<COF-5一维棒状晶体材料>本专利技术还提供一种COF-5一维棒状晶体材料，其特征在于：采用上文<制备方法>中所描述的方法制得。专利技术的作用与效果本专利技术通过控制反应物2,3,6,7,10,11-六羟基三苯、1,4-苯二硼酸、1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六环的添加比例为0.1～0.3mmol:0.1～0.5mmol:10～15mL:10～15mL，采用溶剂热法制备COF-5一维棒状晶体材料；通过对产物进行热处理进一步改善形貌以及除去杂质。该制备方法工艺简单，COF-5一维棒状晶体产物生长较好，并且形貌规则。附图说明图1为实施例一中制备得到的COF-5一维棒状晶体材料的XRD图；图2为实施例二中制备得到的COF-5一维棒状晶体材料的FT-IR图；图3为实施例三中制备得到的COF-5一维棒状晶体材料的SEM图；图4为实施例四中制备得到的COF-5一维棒状晶体材料的SEM图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术涉及的COF-5一维棒状晶体材料的具体实施方案进行详细地说明。<实施例一>本实施例一所提供的COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在手套箱中，将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯、1,4-苯二硼酸、1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六环按0.1mmol:0.1mmol:12.5mL:12.5mL的比例混合；(2)将混合物密封，超声分散后振荡，得到均匀的分散液；(3)将分散液加热至85℃，反应72小时；(4)用丙酮洗涤反应产物，将产物真空干燥，最后通入氩气保护气体，将产物在200℃下热处理1小时，得到COF-5一维棒状晶体材料。<实施例二>本实施例二所提供的COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在手套箱中，将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯、1,4-苯二硼酸、1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六环按0.2mmol:0.3mmol:12mL:13mL的比例混合；(2)将混合物密封，超声分散后振荡，得到均匀的分散液；(3)将分散液加热至100℃，反应84小时；(4)用丙酮洗涤反应产物，将产物真空干燥，最后通入氩气保护气体，将产物在220℃下热处理1小时，得到COF-5一维棒状晶体材料。<实施例三>本实施例三所提供的COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在手套箱中，将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯、1,4-苯二硼酸、1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六环按0.3mmol:0.5mmol:10mL:15mL的比例混合；(2)将混合物密封，超声分散后振荡，得到均匀的分散液；(3)将分散液加热至80℃，反应96小时；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1.在无水无氧的环境下，按2,3,6,7,10,11-六羟基三苯、1,4-苯二硼酸、1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六环的添加比例为0.1～0.3mmol:0.1～0.5mmol:10～15mL:10～15mL，将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯和1,4-苯二硼酸加至1,3,5-三甲苯和1,4-二氧六环的混合液中，形成混合物；/n步骤2.将混合物密封，超声分散后振荡，得到均匀的分散液；/n步骤3.将分散液加热至一定温度，反应一段时间；/n步骤4.洗涤反应产物，然后进行真空干燥，最后通入保护气体，将产物在设定温度下热处理一段时间，得到COF-5一维棒状晶体材料。/n

【技术特征摘要】
1.COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.在无水无氧的环境下，按2,3,6,7,10,11-六羟基三苯、1,4-苯二硼酸、1,3,5-三甲苯、1,4-二氧六环的添加比例为0.1～0.3mmol:0.1～0.5mmol:10～15mL:10～15mL，将2,3,6,7,10,11-六羟基三苯和1,4-苯二硼酸加至1,3,5-三甲苯和1,4-二氧六环的混合液中，形成混合物；
步骤2.将混合物密封，超声分散后振荡，得到均匀的分散液；
步骤3.将分散液加热至一定温度，反应一段时间；
步骤4.洗涤反应产物，然后进行真空干燥，最后通入保护气体，将产物在设定温度下热处理一段时间，得到COF-5一维棒状晶体材料。


2.根据权利要求1所述的COF-5一维棒状晶体材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘曰利，王子威，陈文，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42