CN104399436A - 酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合材料技术领域的酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的制备方法，包括如下步骤：步骤一，取八羟基酞菁锌，2,7-芘二硼酸，单壁碳纳米管，加入二甲基乙酰胺和邻二氯苯的混合物，放入耐热玻璃反应管中，超声分散形成悬浮液A；步骤二，悬浮液A经过3次以上液氮冷冻-抽真空-脱气步骤，密封，在一定温度下反应一段时间，得到粗产物B。步骤三，将粗产物B离心后用特定溶剂清洗2次，干燥得到最终产物。本发明的方法无污染，对设备的要求简单，反应条件温和，适合工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种复合材料技术领域的制备方法，具体是酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物。
背景技术
共价有机框架(Covalent Organic Frameworks；COFs)由有机结构单元通过共价键连接而形成，是一类具有规整多孔结构的平面高分子，具有较大的比表面积、结构的多样性以及可调控的物理化学性质。经过现有技术的文献检索发现，2012年Donglin JIANG等在《Chemical Society Reviews》41卷第6010-6022页发表Covalent Organic Framework(共价有机框架)。与传统的线性和三维高分子相比，共价有机框架具有截然不同的结构特征，其原子层结构清晰，连接方式明确，结构单元排列规整，具有精密的周期性；材料结晶度高，可形成完美的层状堆积框架。其在气体存储、分离、催化、光电等多个领域显示优异性能而受到广泛的关注，具有潜在的应用前景。
目前，在气体吸附存储和能量转移材料领域，产品较为单一，性能还无法满足需要，而且生产方法对设备要求较高，成本高，还无法实现工业化生产。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的制备方法，其包括如下步骤：
将八羟基酞菁锌、2，7-芘二硼酸、单壁碳纳米管加入溶剂A中，超声分散形成悬浮液A；
将所述悬浮液A经过至少3次液氮冷冻-抽真空-脱气处理，密封后在130℃下反应96h，得到粗产物B；
将所述粗产物B离心后，收集不溶物，依次用二甲基乙酰胺和丙酮洗涤、干燥后得到复合物产品，复合物中酞菁锌-芘-共价有机框架结构式如下：
其中，所述溶剂A为二甲基乙酰胺和邻二氯苯的混合物。
作为优选方案，所述八羟基酞菁锌与2，7-芘二硼酸的摩尔比为1:2。
作为优选方案，所述二甲基乙酰胺和邻二氯苯的混合物中，二甲基乙酰胺和邻二氯苯的摩尔比为1:1。
作为优选方案，所述八羟基酞菁锌和2，7-芘二硼酸的混合物与单壁碳纳米管的质量比为3：1。
通过多次试验确定了只有在130℃的反应温度下，酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物才能充分形成。
作为优选方案，所述单壁碳纳米管的长度为5～15μm，直径为2nm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的方法首次合成酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物，与多壁碳纳米管相比，单壁碳纳米管具有较高的化学惰性，表面更为纯净，将单壁碳纳米管和共价有机框架形成复合材料，将在复合材料应用领域有广阔的前景；
2、本发明的方法绿色无污染，对设备的要求简单，适合工业化大规模生产。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的电镜图；
图2为实施例1制备的酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的X射线衍射图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供的酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的制备方法如下：
步骤一，取7.1mg八羟基酞菁锌，5.8mg的2,7-芘二硼酸，5mg的单壁碳纳米管，加入1ml的二甲基乙酰胺(DMAc)和1ml的邻二氯苯(o-DCB)溶剂，放入10ml的耐热玻璃反应管中，超声分散10分钟形成悬浮液A；
步骤二，悬浮液A经过3次液氮冷冻-抽真空-脱气步骤，密封，在130℃温度反应96小时，得到粗产物B。
步骤三，将粗产物B离心后用2ml的二甲基乙酰胺和2ml的丙酮溶剂各清洗2次，干燥得到酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物。
实施效果，本实施例制备的酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的电镜照片如图1所示，可以清晰看出酞菁锌-芘-共价有机框架明显包覆在单壁碳纳米管上。其X射线衍射图如图2所示，其中3.2度和6.5度的是酞菁锌-芘-共价有机框架特征峰，26.3度是单壁碳纳米管的特征峰。根据实验数据由BET理论从吸附等温线计算出材料的比表面积为678m2g-1。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (4)
1.酞菁锌-芘-共价有机框架/单壁碳纳米管复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将八羟基酞菁锌、2，7-芘二硼酸、单壁碳纳米管加入溶剂A中，超声分散形成悬浮液A；
将所述悬浮液A经过至少3次液氮冷冻-抽真空-脱气处理，密封后在130℃下反应96h，得到粗产物B；
将所述粗产物B离心后，收集不溶物，依次用二甲基乙酰胺和丙酮进行洗涤、干燥后得到产品，
其中，所述溶剂A为二甲基乙酰胺和邻二氯苯的混合物。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述八羟基酞菁锌与2，7-芘二硼酸的摩尔比为1:2。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述八羟基酞菁锌和2，7-芘二硼酸的混合物与单壁碳纳米管的质量比为3：1。
4.如权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述单壁碳纳米管的长度为5～15μm，直径为2nm。
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