基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法技术

本发明专利技术公开了基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法，利用COFs的催化作用，使淀粉的无定形区发生水解，形成纳米淀粉，COFs同时作为交联剂与纳米淀粉形成氢键结合，原位构筑纳米复合膜。COFs独特的纳米孔道结构和孔道里丰富的磺酸基团作为质子传递基团促进了质子的高速传递，赋予纳米复合膜高质子传导率，因此可有效屏蔽电磁辐射，具有显著的电磁屏蔽性能。本发明专利技术实现了纳米淀粉及其纳米复合膜的一步高效制备，操作步骤简单，纳米淀粉得率高，纳米复合膜的电磁屏蔽性能好。蔽性能好。蔽性能好。

【技术实现步骤摘要】
基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法


[0001]本专利技术属于天然高分子材料领域，具体涉及基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法。

技术介绍

[0002]目前纳米淀粉的制备方法主要有水解法、机械研磨法、超声波法、高压均质法、交联沉淀法、自组装法，但仍有一些问题亟待解决，这限制了纳米淀粉的宏量制备。例如，水解法耗时长、产率低且产物粒径不易控制；机械研磨法会破坏纳米淀粉的形态结构，结晶度也会降低；超声波的高能量会破坏淀粉颗粒的晶体结构，使纳米淀粉的结晶度下降；交联沉淀法对淀粉溶液有较高的浓度要求；自组装法需要选择合适的分子结构和反应条件。因此，开发绿色、高效的纳米淀粉制备方法是目前研究的难点。
[0003]共价有机框架COFs作为高度有序排列的结晶网状框架结构，其晶体平面内通过化学键连接而成，垂直方向通过 π
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π体系堆积，在垂直方向上形成独特的一维纳米通道。COFs晶体内独特的纳米孔道结构以及高度可控的孔道化学性质为质子高速传递提供了可能性。将强酸性质子载体磺酸基团引入到COFs孔道中不但可以增强COFs的催化性能，而且可以提高质子在COFs孔道内的传递效率。因此，将COFs用于淀粉的水解，有望绿色、高效的制备出纳米淀粉，促进纳米淀粉的宏量制备和大规模推广应用。另一方面，将反应体系中的COFs与形成的纳米淀粉不进行分离，直接进行有机结合，即可一步构建出纳米复合膜，通过COFs的高质子传导率赋予纳米复合膜电磁屏蔽性能。

技术实现思路
r/>[0004]本专利技术为解决现有纳米淀粉制备方法及其纳米复合膜材料性能的不足，提供了一种基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法。以COFs为催化剂和交联剂，一步法高效制备了纳米淀粉及高电磁屏蔽纳米复合膜，操作步骤简单，无需进行反应产物的分离，直接于反应体系内原位构建纳米复合膜，实现了纳米淀粉的制备与纳米复合膜的构筑同步进行，纳米淀粉得率高，纳米复合膜的电磁屏蔽性能好。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法，其包括以下步骤：（1）将2,4,6
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三羟基
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1,3,5
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苯三甲醛的正辛酸溶液缓慢滴加到2,5
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二氨基
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1,4
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苯二磺酸水溶液的上层，置于恒温恒湿箱中，在60%湿度、40℃条件下反应48h，通过油水分离移除上层正辛酸溶液，下层水溶液用去离子水透析，制得带有两个磺酸基团的共价有机框架COFs水溶液；（2）将淀粉原料加入步骤（1）制得的COFs水溶液中，置于行星式球磨机中，球磨处理一定时间，收集反应产物，超声分散形成均匀的COFs/纳米淀粉混合溶液；
（3）将步骤（2）得到的COFs/纳米淀粉混合溶液通过真空抽滤成膜，置于恒温恒湿箱中干燥，即形成纳米复合膜。
[0006]进一步的，步骤（1）中2,4,6
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三羟基
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1,3,5
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苯三甲醛与2,5
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二氨基
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1,4
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苯二磺酸的摩尔比为1:2
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1:3。
[0007]进一步的，步骤（1）得到的COFs水溶液的浓度为1.5mg/mL。
[0008]进一步的，步骤（2）中所述淀粉原料为玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉中的任意一种，淀粉原料与COFs水溶液的固液比为1:60
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1:100g/mL；球磨时间3
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5h，球磨转速500
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800rpm。
[0009]进一步的，步骤（3）中干燥温度为60℃，湿度为50%。
[0010]本专利技术的显著优点（1）本专利技术基于COFs的催化作用高效制备了纳米淀粉，基于COFs的交联作用和高质子传导特性，原位构建了具有高电磁屏蔽性能的纳米复合膜；（2）本专利技术操作步骤简单，无需进行反应产物的分离，实现了纳米淀粉的制备与纳米复合膜的构筑同步进行，纳米淀粉得率高，纳米复合膜的电磁屏蔽性能好。
[0011]（3）本专利技术公开了基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法，利用COFs的催化作用，使淀粉的无定形区发生水解，形成纳米淀粉，COFs同时作为交联剂与纳米淀粉形成氢键结合，原位构筑纳米复合膜。COFs独特的纳米孔道结构和孔道里丰富的磺酸基团作为质子传递基团促进了质子的高速传递，赋予纳米复合膜高质子传导率，因此可有效屏蔽电磁辐射，具有显著的电磁屏蔽性能。本专利技术实现了纳米淀粉及其纳米复合膜的一步高效制备，操作步骤简单，纳米淀粉得率高，纳米复合膜的电磁屏蔽性能好。
附图说明
[0012]图1为本专利技术制备的纳米淀粉的透射电镜图；图2为本专利技术制备的纳米复合膜的扫描电镜图。
具体实施方式
[0013]为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限于此。
[0014]实施例1（1）将含有0.5mol 2,4,6
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三羟基
‑
1,3,5
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苯三甲醛的正辛酸溶液缓慢滴加到含有1mol 2,5
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二氨基
‑
1,4
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苯二磺酸水溶液的上层，60%湿度、40℃恒温恒湿箱中反应48h，移除上层正辛酸溶液，下层水溶液用去离子水透析，制得浓度为1.5mg/mL的COFs水溶液；（2）2g玉米淀粉加入到150mL COFs水溶液中，于行星式球磨机中600rpm球磨处理4h，收集反应产物，超声分散形成均匀的COFs/纳米淀粉混合溶液；（3）将COFs/纳米淀粉混合溶液真空抽滤成膜，于恒温恒湿箱中60℃、50%湿度条件下干燥，形成纳米复合膜。
[0015]所得纳米淀粉呈球形，直径50
‑
100nm，得率达到50%，其透射电镜图如图1所示。
[0016]实施例2（1）将含有1mol 2,4,6
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三羟基
‑
1,3,5
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苯三甲醛的正辛酸溶液缓慢滴加到含有
2.5mol 2,5
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二氨基
‑
1,4
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苯二磺酸水溶液的上层，恒温恒湿箱中60%湿度、40℃条件下反应48h，去除上层正辛酸溶液，下层水溶液用去离子水透析，制得浓度为1.5mg/mL的COFs水溶液；（2）2g木薯淀粉加入到200mL COFs水溶液中，800rpm球磨处理5h，收集反应产物，超声分散形成均匀的COFs/纳米淀粉混合溶液；（3）将COFs/纳米淀粉混合溶液真空抽滤成膜，恒温恒湿箱中60℃、50%湿度条件下干燥，形成纳米复合膜。
[0017]所得纳米淀粉呈球形，直径40
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80nm，得率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将2,4,6
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三羟基
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1,3,5
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苯三甲醛的正辛酸溶液缓慢滴加到2,5
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二氨基
‑
1,4
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苯二磺酸水溶液的上层，置于恒温恒湿箱中，在60%湿度、40℃条件下反应48h，通过油水分离移除上层正辛酸溶液，下层水溶液用去离子水透析，制得带有两个磺酸基团的共价有机框架COFs水溶液；（2）将淀粉原料加入步骤（1）制得的COFs水溶液中，置于行星式球磨机中，球磨处理一定时间，收集反应产物，超声分散形成均匀的COFs/纳米淀粉混合溶液；（3）将步骤（2）得到的COFs/纳米淀粉混合溶液通过真空抽滤成膜，置于恒温恒湿箱中干燥，即形成纳米复合膜。2.根据权利要求1所述的基于COFs催化制备纳米淀粉原位构建高电磁屏蔽纳米复合膜的方法，其特征在于：步骤（1）中2,4,6
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三羟基
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1,3,5
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苯三甲醛与2,5...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢麒麟，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：