一种用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在有机溶剂中加入联苯胺，超声分散后，得溶液A；(2)将对应摩尔量的[1,1':3',1

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及环境污染治理
，特别涉及一种用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法。

技术介绍

[0002]挥发性有机气体(VOCs)是在室温下饱和蒸气压超过70Pa或沸点小于260℃的有机物，是石油化工、制药、印刷、建材、喷涂以及汽车尾气等排放的最常见的污染物。从处理方式来看，VOCs污染控制技术分为回收技术和销毁技术两类。其中，高浓度(>5000mg/m3)或比较昂贵的VOCs采用回收技术加以回收循环利用；对于低浓度的VOCs常采用一定的技术将其降解。
[0003]共价有机框架(covalent organic frameworks，COFs)是一类通过共价键连接有机构筑单元设计组装而成的具有周期性二维(2D)或三维(3D)网状结构的多孔有机聚合物，具有高比表面积、低密度、高度有序的周期性结构和易于功能化等特点。与单一孔COFs相比，多级孔COFs具有分级的孔道结构、不同的孔环境、极易接近的活性位、优异的传质和扩散性能，在气体分离和储存、环境治理、光电、生物医药、催化等领域具有更为广阔的应用前景。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法，其克服了现有技术的不足。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
[0006]一种用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)在有机溶剂中加入联苯胺，超声分散后，得溶液A；
[0008](2)将对应摩尔量的[1,1':3',1
”‑
三联苯]‑
3,3”,5,5
”‑
四甲醛溶于步骤(1)得溶液A中，并超声分散，得到溶液B；继续加入催化剂水溶液，超声分散后，得溶液C；
[0009](3)将上述溶液C转移至聚四氟乙烯反应釜中，在密闭环境120℃下加热3天，得到的粗产物用有机溶剂清洗后在80℃下真空干燥8小时，得黄色粉末。
[0010]优选地，所述步骤(1)具体为：
[0011]在聚四氟乙烯反应釜中加入50mL有机溶剂，在有机溶剂中溶入联苯胺，并超声分散10分钟，得溶液A。
[0012]优选地，所述步骤(1)中，所述联苯胺为4,4'
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二氨基联苯、3,3'
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二羟基联苯胺或4,4'
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二氨基三联苯。
[0013]优选地，所述步骤(2)具体为：
[0014]将对应摩尔量的[1,1':3',1
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三联苯]‑
3,3”,5,5
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四甲醛溶于步骤(1)的溶液A
中，并超声分散30分钟，得到溶液B；继续加入3mol/L得的乙酸水溶液，超声分散5分钟，得溶液C。
[0015]优选地，所述步骤(2)中，溶解[1,1':3',1
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三联苯]‑
3,3”,5,5
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四甲醛采用的溶剂是N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺或三氯甲烷。
[0016]优选地，所述步骤(3)中，产物清洗所使用的有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、乙醇、N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺或三氯甲烷中的一种或多种。
[0017]优选地，所述催化剂为乙酸、三氟甲磺酸钪、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸中的一种或多种。
[0018]一种共价有机框架材料在吸附挥发性有机气体中的应用。
[0019]本专利技术上述技术方案，具有如下有益效果：
[0020]本专利技术能适用于挥发性气体污染物治理
，所述共价有机框架材料的孔道由微孔和介孔组成。其中，刚性单体有利于形成稳定的孔道结构，为气体提供稳定的扩散途径。并且与单一孔COF相比，多级孔COF的孔道结构有利于增强气体的传质和扩散。该材料通过调节联苯胺的尺寸和侧链基团，可以调节孔道孔径范围，有利于吸附不同尺寸的有机物。此外，通过改变侧链基团有利于吸引有机气体进入孔道。
具体实施方式
[0021]现在来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0022]一种用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)在聚四氟乙烯反应釜中加入50mL有机溶剂，在溶剂中溶入联苯胺，并超声分散10分钟，得溶液A。
[0024](2)将对应摩尔量的[1,1':3',1
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三联苯]‑
3,3”,5,5
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四甲醛溶于步骤(1)溶液A中，并超声分散30分钟得到溶液B；继续加入5mL的催化剂水溶液(3mol/L)，超声分散5分钟，得溶液C；
[0025](3)将上述溶液C转移至聚四氟乙烯反应釜中，在密闭环境120℃下加热3天，得到的粗产物用有机溶剂清洗后在80℃下真空干燥8小时得到黄色粉末。
[0026]进一步地，所述溶解[1,1':3',1
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三联苯]‑
3,3”,5,5
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四甲醛采用的溶剂是N,N
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二甲基乙酰胺，也可以采用N,N
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二甲基甲酰胺、三氯甲烷。
[0027]进一步地，所述多级孔共价有机框架材料中联苯胺指4,4'
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二氨基联苯、3,3'
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二羟基联苯胺或4,4'
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二氨基三联苯；
[0028]进一步地，产物清洗所使用的有机溶剂为四氢呋喃。作为替换方案，也可以采用丙酮、乙醇、N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺、三氯甲烷中的一种或多种；
[0029]本专利技术中，催化剂采用乙酸。作为替换方案，也可以采用三氟甲磺酸钪、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸的一种或多种。
[0030]将实施例1制备的材料置于含有有机气体的氛围中，在相同的气体流速下进行柱穿透吸附，并采用气相色谱实时监控气体含量与吸附速率。
[0031]以下以实施例进行详细效果验证：
[0032]技术效果验证：
[0033]通过实施例1
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3具体展现本专利技术中共价有机框架材料的制备方法，各实施例中的实验数据详见下表1。对于由如上所述制成的共价聚合物网络材料实施例进行下述的要领进行挥发性有机气体的吸附实验：
[0034]使用实施例1、2、3中制备的材料吸附挥发性有机气体中典型物质甲醛、醋酸正丁酯等。分别称取100mg的共价聚合物网络材料，装入A、B、C三个吸附柱中，分别将5mg/L的有机气路接入A、B、C吸附柱下口,在相同的气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在有机溶剂中加入联苯胺，超声分散后，得溶液A；(2)将对应摩尔量的[1,1':3',1
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三联苯]
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3,3”,5,5
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四甲醛溶于步骤(1)得溶液A中，并超声分散，得到溶液B；继续加入催化剂水溶液，超声分散后，得溶液C；(3)将上述溶液C转移至聚四氟乙烯反应釜中，在密闭环境120℃下加热3天，得到的粗产物用有机溶剂清洗后在80℃下真空干燥8小时，得黄色粉末。2.根据权利要求1所述的用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：在聚四氟乙烯反应釜中加入50mL有机溶剂，在有机溶剂中溶入联苯胺，并超声分散10分钟，得溶液A。3.根据权利要求2所述的用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述联苯胺为4,4'
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二氨基联苯、3,3'
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二羟基联苯胺或4,4'
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二氨基三联苯。4.根据权利要求1所述的用于吸附挥发性有机气体的多级孔共价有机框架材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：将对应摩尔量的[1,1':3',1
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【专利技术属性】
技术研发人员：李冠华，帖金鑫，王淼，张青松，郑亚楠，杨道剑，何逸波，宋金华，刘强，张琦，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：