CN113278122A - 氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料lnqz-1的合成方法 - Google Patents

氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料lnqz-1的合成方法 Download PDF

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Abstract

一种氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ‑1的合成方法，该方法是：将四(4‑羧基苯基)硅烷溶于甲醇中，命名为A溶液。向A溶液中加入浓硫酸，命名为B溶液。将B溶液在室温中真空压力下蒸发溶解，然后用乙酸乙酯溶解蒸发后余下的粉末，处理后得到无色固体C。将固体C、水合肼和甲醇混合，然后过滤收集所得白色固体并用甲醇洗涤，所得白色粉末在70℃下干燥得到白色固体D，将上述固体D、1,3,5‑三(4‑甲酰苯基)苯和N,N‑二甲基甲酰胺混合得到溶液E。向溶液E中加入三氟乙酸，得到氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ‑1。本发明合成效率高，产物表面含有丰富的官能团，具有较大的比表面积以及优良的热稳定性。

Description

氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1的合成 方法
技术领域
本发明属于环境材料制备与纳米材料领域，涉及氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶LNQZ-1的合成方法。
背景技术
共价有机聚合物COPs(Covalent Organic Polymers)的骨架由轻元素(B、C、N、O、Si)组成，其结构和功能可预先设计，并具有较高的比表面积、良好的化学稳定性和热稳定性。在能源、医药和环境领域有着广泛的应用；作为一类多孔材料，共价有机凝胶(COG)是一种具有优良物理性能、高比表面积、可调孔隙率、固有结构保持性和低密度的多层次多孔共价有机整体，在吸附剂、传感器、传质等领域有着广泛的应用前景。与以往的有序网络和无定形多孔材料相比，共价有机凝胶的吸引力主要包括两个方面。i)反应温度低，反应时间短，合成收率高。ii)从微孔到大孔的宽孔分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1的合成方法，包括以下步骤：
步骤一：将四(4-羧基苯基)硅烷溶于甲醇中，保持其浓度为0.0195mol/L，命名为A溶液；
步骤二：向A溶液中加入浓硫酸使其浓度为0.038mol/L，加热至85℃并回流48小时，命名为B溶液；
步骤三：将B溶液在室温中真空压力下蒸发溶解，然后用乙酸乙酯溶解蒸发后余下的粉末，用去离子水洗涤三次后用无水硫酸镁干燥，再蒸发溶剂进行结晶，得到无色固体C，此无色固体C为四(4-甲酸甲酯基苯基)硅烷；
步骤四：将固体C、水合肼和甲醇，按照0.055g:0.035mL:1mL的比例混合，在60℃回流2天，然后过滤收集所得白色固体并用甲醇洗涤，所得白色粉末在70℃下干燥得到白色固体D，此白色固体D为四(4-苯甲酰肼基)硅烷；
步骤五：将上述固体D、1,3,5-三(4-甲酰苯基)苯和N,N-二甲基甲酰胺，按照10mg:8mg:1mL的比例混合得到溶液E；
步骤六：按体积比溶液E:三氟乙酸＝1:0.05向溶液E中加入三氟乙酸，经过13～16秒得到白色不透明凝胶，即氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1。
本发明的有益效果在于：
本发明合成方法得到的氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1合成效率高，产物表面含有丰富的官能团，具有较大的比表面积以及优良的热稳定性。
本发明的发明点是：
本发明利用亚胺化学和氢键的正交反应，设计了氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1材料，特点：①由两种单体组成的二元体系更倾向于形成具有多功能的多孔共价有机聚合物；②通过醛与肼的缩合反应和氢键作用形成COGs，极大的丰富了COPs的种类。
附图说明
图1是本发明合成的LNQZ-1的合成示意图。
图2是本发明合成的LNQZ-1的粉末X-射线衍射谱图。
图3是本发明合成的LNQZ-1的扫描电子显微镜照片。
图4是本发明合成的LNQZ-1的傅里叶变换-红外光谱图。
图5是本发明合成的LNQZ-1在氮气气氛下的热重曲线。
图6是本发明合成的LNQZ-1的氮气吸脱附曲线。
图7是本发明合成的LNQZ-1的C13固态核磁共振谱图。
具体实施方式
合成LNQZ-1所使用的原料均为商业可得产品。
如图1所示，氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1的合成方法，包括以下步骤：
步骤一：将1g四(4-羧基苯基)硅烷溶于100mL甲醇中，命名为A溶液；
步骤二：向A溶液中加入0.2mL浓硫酸后加热至85℃并回流48小时，命名为B溶液；
步骤三：将B溶液在室温中真空压力下蒸发溶解，然后用乙酸乙酯溶解蒸发后余下的粉末，用去离子水洗涤三次后用无水硫酸镁干燥，再蒸发溶剂进行结晶，得到无色固体C，此无色固体C为四(4-甲酸甲酯基苯基)硅烷；
步骤四：将固体C1.1g和0.7mL水合肼加入到装有20mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，在60℃回流2天，然后过滤收集所得白色固体并用少量甲醇洗涤，所得白色粉末在70℃下干燥得到白色固体D，此白色固体D为四(4-苯甲酰肼基)硅烷；
步骤五：将上述固体D10mg和对苯二甲醛5mg加入到1ml N,N-二甲基甲酰胺中得到溶液E；
步骤六：向溶液E中加入0.05ml三氟乙酸，经过13～16秒得到白色不透明凝胶，即氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1。
本发明合成的LNQZ-1的粉末X-射线衍射谱图如图2所示。
本发明合成的LNQZ-1的扫描电子显微镜照片如图3所示。
本发明合成的LNQZ-1的傅里叶变换-红外光谱图如图4所示。
本发明合成的LNQZ-1在氮气气氛下的热重曲线如图5所示。
本发明合成的LNQZ-1的氮气吸脱附曲线如图6所示。
本发明合成的LNQZ-1的C13固态核磁共振谱图如图7所示。

Claims (1)

1.一种氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1的合成方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：将四(4-羧基苯基)硅烷溶于甲醇中，保持其浓度为0.0195mol/L，命名为A溶液；
步骤二：向A溶液中加入浓硫酸使其浓度为0.038mol/L，加热至85℃并回流48小时，命名为B溶液；
步骤三：将B溶液在室温中真空压力下蒸发溶解，然后用乙酸乙酯溶解蒸发后余下的粉末，用去离子水洗涤三次后用无水硫酸镁干燥，再蒸发溶剂进行结晶，得到无色固体C，此无色固体C为四(4-甲酸甲酯基苯基)硅烷；
步骤四：将固体C、水合肼和甲醇，按照0.055g:0.035mL:1mL的比例混合，在60℃回流2天，然后过滤收集所得白色固体并用甲醇洗涤，所得白色粉末在70℃下干燥得到白色固体D，此白色固体D为四(4-苯甲酰肼基)硅烷；
步骤五：将上述固体D、1,3,5-三(4-甲酰苯基)苯和N,N-二甲基甲酰胺，按照10mg:8mg:1mL的比例混合得到溶液E；
步骤六：按体积比溶液E:三氟乙酸＝1:0.05向溶液E中加入三氟乙酸，经过13～16秒得到白色不透明凝胶，即氢键诱导的高稳定性多孔共价有机凝胶材料LNQZ-1。
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