【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于共价有机框架(cofs)材料和催化领域，具体涉及一种苝酰亚胺-四苯乙烯基化学亚计量共价有机框架光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、日益严重的能源危机和环境问题迫使人们探索清洁、可再生能源，以替代传统的化石能源。在环境污染越来越严重的今天，太阳能作为最清洁能源之一，其开发利用是极其宝贵的，因为太阳能不仅能够直接被人们所利用，而且其可以通过介质(如光催化剂)转化为光、电、热等能量。其中，苝酰亚胺(pdi)类化合物是一类具有大的π-π共轭作用及良好分子共平面性的稠环芳烃化合物，具有独特的光电热效应和化学稳定性，被广泛应用于太阳能电池、有机发光二极管以及光电催化等方面。
2、共价有机框架(cofs)是一类独特的聚合物材料，它是通过共价键原子连接构建模块而得到的。cofs具有周期性结构、高比表面积、良好的孔隙度和可设计的结构，正在成为储能、分离、传感和催化等领域的一个新的研究前沿。
3、苯并咪唑衍生物广泛存在于许多抗高血压、抗病毒、抗癌、抗真菌和精神药物等生物活性分子中。此外，苯并咪唑衍生物仍然是有机合成中的重要中间体和过渡金属配合物的辅助配体，并在材料科学中得到应用。因此，苯并咪唑及其衍生物的合成多年来引起了化学家们的广泛关注。一般来说，目前可用的方法受制于使用危险和昂贵的材料，或要求苛刻的反应条件。通过比较，光诱导合成苯并咪唑类化合物是一种简单、选择性好、环境友好的方法。遗憾的是，所利用的光催化剂通常是贵金属基配合物，由于成本高、金属稀有和可回收性低等缺点，限制了它们在工业上大规模实验的应
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种共价有机框架光催化剂及其制备方法与应用，提供一种高效、绿色经济的苯并咪唑衍生物合成的催化剂。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种共价有机框架光催化剂，该光催化剂通过具有式i结构的苝酰亚胺单体和具有式ii结构的四苯乙烯单体在二维平面相互连接形成sql拓扑结构；
4、
5、式i、式ii中虚线代表连接位点。
6、作为本专利技术的进一步方案，每个四苯乙烯类二个连接节点分别与相邻的4个苝酰亚胺类四个连接节点连接，每个苝酰亚胺类四连接节点分别与相邻的4个四苯乙烯类二连接节点连接，构成二维sql拓扑结构；苝酰亚胺单体四连接节点和四苯乙烯单体二连接节点的摩尔比为(0.5～1.5):(1.5～2.5)。
7、作为本专利技术的进一步方案，苝酰亚胺单体与四苯乙烯单体的连接基团包括动态共价键-c＝n-。
8、作为本专利技术的进一步方案，当苝酰亚胺单体为苝酰亚胺四醛，四苯乙烯单体为四苯乙烯四胺，且两者以-c＝n-连接时，所述的共价有机框架光催化剂包括如下所示的骨架单元：
9、
10、其中虚线代表连接位点。
11、作为本专利技术的进一步方案，该光催化剂的制备方法包括以下步骤：
12、步骤一、将苝酰亚胺四醛、四苯乙烯四胺、反应溶剂及催化剂转移到反应管中，液氮冷冻后，抽真空并用火焰枪密封反应管；
13、步骤二、将密封后的反应管置于70～150℃下反应72～120h，得到固体沉淀；
14、步骤三、反应体系冷却至室温后，过滤得到沉淀物，用有机溶剂浸泡洗涤后再索氏提取，最终干燥得到共价有机框架光催化剂；
15、苝酰亚胺四醛以及四苯乙烯四胺的连接位点所连接基团为醛基或者氨基。
16、作为本专利技术的进一步方案，所述反应溶剂为邻二氯苯与n,n-二甲基乙酰胺体积比为1:1～9:1的混合溶剂；
17、所述催化剂为3～12mol/l冰醋酸。
18、作为本专利技术的进一步方案，步骤一中苝酰亚胺四醛、四苯乙烯四胺的摩尔比为1:1。
19、作为本专利技术的进一步方案，步骤一中的反应溶剂体积用量以苝酰亚胺四醛的物质的量计为50ml/mmol。
20、作为本专利技术的进一步方案，步骤一中所述的催化剂体积为反应溶剂体积的10％～20％。
21、一种共价有机框架光催化剂在苯并咪唑衍生物合成中作为催化剂的应用。
22、本专利技术的有益效果：
23、本专利技术利用苝酰亚胺和四苯乙烯两种单体，通过[4+2]亚胺缩合得到一种亚计量二维sql型共价有机框架。该亚计量共价有机框架化合物具有高度结晶性、化学稳定性和独特的孔隙结构，可作为一种异相光催化剂，用于光催化制备苯并咪唑衍生物。该材料在多次重复利用后仍表现出良好的催化性能，活性没有明显降低，这为合成苯并咪唑衍生物提供了一条绿色、经济、高效的合成途径，具有鲜明的应用价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，该光催化剂通过具有式I结构的苝酰亚胺单体和具有式II结构的四苯乙烯单体在二维平面相互连接形成sql拓扑结构；
2.根据权利要求1所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，每个四苯乙烯类二个连接节点分别与相邻的4个苝酰亚胺类四个连接节点连接，每个苝酰亚胺类四连接节点分别与相邻的4个四苯乙烯类二连接节点连接，构成二维sql拓扑结构；苝酰亚胺单体四连接节点和四苯乙烯单体二连接节点的摩尔比为(0.5～1.5):(1.5～2.5)。
3.根据权利要求1所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，苝酰亚胺单体与四苯乙烯单体的连接基团包括动态共价键-C＝N-。
4.根据权利要求3所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，当苝酰亚胺单体为苝酰亚胺四醛，四苯乙烯单体为四苯乙烯四胺，且两者以-C＝N-连接时，所述的共价有机框架光催化剂包括如下所示的骨架单元：
5.根据权利要求4所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，该光催化剂的制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种共价有机框架
7.根据权利要求5所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，步骤一中苝酰亚胺四醛、四苯乙烯四胺的摩尔比为1:1。
8.根据权利要求5所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，步骤一中的反应溶剂体积用量以苝酰亚胺四醛的物质的量计为50mL/mmol。
9.根据权利要求6所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，步骤一中所述的催化剂体积为反应溶剂体积的10％～20％。
10.根据权利要求1至9任一所述的一种共价有机框架光催化剂在苯并咪唑衍生物合成中作为催化剂的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，该光催化剂通过具有式i结构的苝酰亚胺单体和具有式ii结构的四苯乙烯单体在二维平面相互连接形成sql拓扑结构；
2.根据权利要求1所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，每个四苯乙烯类二个连接节点分别与相邻的4个苝酰亚胺类四个连接节点连接，每个苝酰亚胺类四连接节点分别与相邻的4个四苯乙烯类二连接节点连接，构成二维sql拓扑结构；苝酰亚胺单体四连接节点和四苯乙烯单体二连接节点的摩尔比为(0.5～1.5):(1.5～2.5)。
3.根据权利要求1所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，苝酰亚胺单体与四苯乙烯单体的连接基团包括动态共价键-c＝n-。
4.根据权利要求3所述的一种共价有机框架光催化剂，其特征在于，当苝酰亚胺单体为苝酰亚胺四醛，四苯乙烯单体为四苯乙烯四胺，且两者以-c＝n-连接时，所述的共价有机框架光催化剂包...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁国赞，曹多军，朱超，张莉艳，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。