一种γ-环糊精二维多孔有机聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种γ

【技术实现步骤摘要】
一种
γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及二维多孔有机聚合物材料的制备领域，特别涉及一种基于环糊精的二维多孔有机聚合物的制备方法。
技术背景
[0002]二维多孔有机聚合物(2D
‑
POPs)是一种具有纳米级厚度的共价键有机多孔材料，其多孔结构在柔性和可接触性等方面具有独特的优势，因而在气体储存和分离、光电子、质子传导、多相催化、去除微污染物、能量储存和转换等多个领域表现出诱人的前景。2D
‑
POPs的合成通常依赖于二维分子结构所实现，可逆合成策略是其传统合成方法，其产物具有基于可逆共价键相连的二维结晶多孔网络结构，而其在第三个维度的堆积仅依赖于二维共价网络层间的非共价键分子间的相互作用，后续通过繁琐的剥离后得到的超薄材料通常呈碎片状，因此其化学和力学稳定性有限，厚度控制和后期修饰更是难点。利用不可逆共价键构建的具有三维交联结构的聚合物在稳定性方面具有优势，同时，有序的多孔结构的构建可以通过在单体的预组装的基础上聚合而实现，然而对晶体的交联的结果通常是将整个晶体颗粒或随机碎片转化为凝胶，因为目前仍然缺乏有效的策略实现通过对晶体的三维不可逆交联获得具有二维形貌的聚合物。因此，开发一种新的控制晶体不可逆交联的策略具有重要意义，即在二维上实现精确的定位，在三维上实现可控的约束。
[0003]环糊精(CD)是一种由糖基组成且空腔疏水的天然大环分子，具有分子识别和络合特性，对主
‑
客体/超分子化学具有重要意义。CD的聚合已经通过各种不可逆的羟基交联的合成路径实现，由于其独特的分层孔隙率，在吸附分离、非均相催化的领域中具有优异的性能，但对于二维CD基多孔有机聚合物(2D
‑
CD
‑
POPs)的合成仍然是一个挑战，特别是不可逆三维交联的聚合物结构，以及其大环构筑单元的有序取向。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种基于γ
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环糊精的二维多孔有机聚合物的制备方法。本制备方法具有步骤简单、成本低的优点，所得的γ
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环糊精二维多孔有机聚合物具有厚度均一且可精确调控、分散性好、热稳定性高、多孔结构有序等有优点。
[0005]本专利技术提供的一种γ
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环糊精二维多孔有机聚合物，其特点在于：以天然大环分子γ
‑
环糊精为聚合反应的单体，首先通过框架结构中的晶化排列使γ
‑
环糊精获得具有多孔结构的有序预组装；然后以含环氧基团的单体为交联剂，通过调控限域空间内的溶剂化效应差异，实现交联剂在孔道内的传质效率与反应效率的差异化，进而实现在晶体内部聚合反应的晶轴差异化，从而制备有序排列的γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物。
[0006]本专利技术所述的γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物的制备方法，具体包括如下步骤：
[0007]步骤1：γ
‑
CD
‑
MOF晶体的合成
[0008]将γ
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CD和钾盐充分混合溶解于水中，向所得溶液中加入甲醇，然后置于烘箱中加
热生长，所得晶体真空干燥后得到白色固体，即为γ
‑
环糊精金属有机框架模板材料，记为γ
‑
CD
‑
MOF。
[0009]步骤2：γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物的合成
[0010]以乙醇
‑
甲醇
‑
丙酮
‑
乙腈
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异丙醇的混合溶剂为反应溶剂，以含环氧基团的单体为交联剂，将γ
‑
CD
‑
MOF和交联剂在加热条件进行反应；反应结束后将反应所得产物(记为CL
‑
CD
‑
MOF)离心，在水中超声分散，获得γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物，记为2D
‑
CD
‑
POPs。
[0011]作为优选，步骤1中，所述钾盐为无水磷酸钾、磷酸一氢钾、磷酸氢二钾、无水碳酸氢钾和无水碳酸钾中的至少一种。
[0012]作为优选，步骤1中，钾盐与γ
‑
CD以摩尔比2～70:1投料。
[0013]作为优选，步骤1中，所述钾盐与γ
‑
CD溶解在水中，钾盐的浓度为0.1～1.0M。
[0014]作为优选，步骤1中，将钾盐、γ
‑
CD先溶于水中，而后加入甲醇，钾盐与甲醇的用量比为0.1～5g：0～5mL。
[0015]作为优选，步骤1中，所述加热生长的温度为20～80℃，生长时间0.5～10d。
[0016]作为优选，步骤2所述反应溶剂中乙醇、甲醇、丙酮、乙腈和异丙醇的体积比为1～3：1～3：0～3：0～3：0～3。
[0017]作为优选，步骤2中，所述交联剂包括乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚和丙三醇三缩水甘油醚等含两个及以上环氧基团的交联剂中的至少一种。
[0018]作为优选，步骤2中，所述交联剂和γ
‑
CD
‑
MOF按质量比1～60:1投料。
[0019]作为优选，步骤2中，γ
‑
CD
‑
MOF与反应溶剂的用量比为20～600mg：10mL。
[0020]作为优选，步骤2中，将γ
‑
CD
‑
MOF和交联剂在30～100℃的加热条件下进行反应，反应时间为0.5～7d。
[0021]本专利技术进一步提供了所述γ
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环糊精二维多孔有机聚合物的几种应用：
[0022]应用一、用于作为载体负载金属纳米颗粒，制得用于催化C
‑
C交叉偶联反应或选择性C
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H活化反应的复合催化剂材料。
[0023]进一步地，所述复合催化剂材料可采用如下方法进行制备：
[0024]将金属化合物溶解在有机溶剂中，再加入γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物进行充分吸附；吸附完成后，用还原剂还原金属化合物，即获得负载有金属纳米颗粒γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物。
[0025]上述步骤中所述的金属化合物可为四氯钯酸钾、六氯钯酸钾、醋酸钯、氯金酸钠等含钯或金元素的物质。
[0026]上述步骤中所述金属化合物和2D
‑
CD
‑
POPs的质量比为1：10～60。
[0027]上述步骤所述的有机溶剂为二氯甲烷和甲醇的混合物，其体积比为1～3：0～3。
[0028]上述步骤所述的还原剂为硼氢化钠、四氢铝锂等氢负离子还原剂。
[0029]应用二、用于作为吸附剂去除水体中双酚A、激素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种γ
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环糊精二维多孔有机聚合物，其特征在于：以天然大环分子γ
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环糊精为聚合反应的单体，首先通过框架结构中的晶化排列使γ
‑
环糊精获得具有多孔结构的有序预组装；然后以含环氧基团的单体为交联剂，通过调控限域空间内的溶剂化效应差异，实现交联剂在孔道内的传质效率与反应效率的差异化，进而实现在晶体内部聚合反应的晶轴差异化，从而制备有序排列的γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物。2.一种权利要求1所述γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：γ
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CD
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MOF晶体的合成将γ
‑
CD和钾盐充分混合溶解于水中，向所得溶液中加入甲醇，然后置于烘箱中加热生长，所得晶体真空干燥后得到白色固体，即为γ
‑
环糊精金属有机框架模板材料γ
‑
CD
‑
MOF晶体；步骤2：γ
‑
环糊精二维多孔有机聚合物的合成以乙醇
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甲醇
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丙酮
‑
乙腈
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异丙醇的混合溶剂为反应溶剂，以含环氧基团的单体为交联剂，将γ
‑
CD
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MOF和交联剂在加热条件进行反应；反应结束后将反应所得产物CL
‑
CD
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MOF离心，在水中超声分散，获得γ
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环糊精二维多孔有机聚合物2D
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CD
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POPs。3.根据权利要求2所述的γ
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环糊精二维多孔有机聚合物的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述钾盐为无水磷酸钾、磷酸一氢钾、磷酸氢二钾、无水碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈登科，李友伟，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：