共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113769712A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202110852606.8C25B1/04(2021.01)(22)申请日2021.07.27C25B11/04(2021.01)C01B32/156(2017.01)(71)申请人河北科技大学地址050018河北省石家庄市裕翔街26号(72)发明人李小云杨静董旭莎乔山林李青苏玉金(74)专利代理机构石家庄科诚专利事务所(普通合伙)13113代理人贺寿元苏兴娟(51)Int.Cl.B01J20/22(2006.01)B01J20/20(2006.01)B01J20/28(2006.01)B01J20/30(2006.01)B01D53/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法及应用(57)摘要本发明公开了一种共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法，是将富勒烯进行化学开笼后与共价有机框架混合，再经过超声、搅拌、洗涤、浸泡、烘干后制备而成;本发明还提供了上述复合材料的应用，它可用作高效析氢的电催化剂，能解决传统电催化剂因依赖贵重金属而导致的成本过高的问题，同时提升了电催化剂的催化活性；另外，其还可应用于吸附二氧化碳，相较于传统的吸附剂，由于其具有更高的氮元素掺杂率，更大的比表面积和孔体积，因此具备更好的吸附性、选择性和重复性。本发明适用于制备共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料，所制复合材料进一步地可应用于二氧化碳吸附，也可用作高效析氢的电催化剂。CN113769712ACN113769712A权利要求书1/2页1.一种共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括依次进行的以下步骤：S1.共价有机框架化合物的制备S11.取1,3,6,8‑四（4‑甲醛基苯基）芘和对苯二胺置于容器中，加入乙酸和溶剂X进行超声溶解，对容器进行抽气至脱气状态，然后密封；S12.将密封的容器在室温下升温后反应，得到反应物A；S13.将反应物A依次进行洗涤、浸泡、干燥，即得共价有机框架化合物；S2.开笼富勒烯的制备S21.取C60和3‑(2‑吡啶基)‑5,6‑二苯‑1,2,4‑三嗪，加入溶剂Y进行溶解、加热回流、冷却、洗脱、纯化、二次洗脱，得反应物B;S22.将反应物B溶解于溶剂Z后，依次进行高压汞灯照射、旋蒸、洗脱，得到开笼富勒烯；S3.共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备取开笼富勒烯，加入溶剂W溶解后加入共价有机框架化合物，依次进行超声、搅拌、洗涤、浸泡、干燥，即得共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料。2.根据权利要求1所述的共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S11中，所述溶剂X为1，4二氧六环或邻二氯苯；所述超声时间为0.5‑1h；所述抽气是在液氮条件下进行的；所述1,3,6,8‑四（4‑甲醛基苯基）芘、对苯二胺和乙酸的摩尔比为1:1‑3:10‑20。3.根据权利要求1或2所述的共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S12中，所述升温的速率为3‑5℃/h，升温后温度为200‑300℃；所述反应的时间为40‑50h。4.根据权利要求1或2所述的共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S13中，所述洗涤，是依次用丙酮、甲醇和1,4‑二氧六环进行洗涤；所述浸泡，是在丙酮中浸泡10‑15h；所述干燥，是在70‑90℃、真空条件下进行的，时间为8‑15h。5.根据权利要求1或2所述的共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S21中，所述溶剂Y为邻二氯苯、甲苯或氯苯；所述加热回流的温度为150‑200℃，时间为20‑30h；所述冷却后温度为20‑30℃；所述洗脱，是用二硫化碳作为洗脱液；所述纯化，所用的是硅胶柱；所述二次洗脱的洗脱液，是乙酸乙酯和二硫化碳以1:40‑80的体积比混合而成的；所述3‑(2‑吡啶基)‑5,6‑二苯‑1,2,4‑三嗪和C60的摩尔比为10:3‑8。6.根据权利要求1或2所述的共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S22中，所述溶剂Z四氯化碳、氯仿或二硫化碳；所述高压汞灯的功率为120‑180瓦，照射时间为60‑80h；所述洗脱的洗脱液，是乙酸乙酯和二硫化碳以1:40‑80的体积比混合而成的。7.根据权利要求1或2所述的共价有机框架化合物与开笼富勒烯复合材料的制备方法，2CN113769712A权利要求书2/2页其特征在于，步骤S3中，所述溶剂W为氯仿、四氯化碳和二硫化碳中的至少一种；所述超声的温度为20‑30℃，时间为10