一种新型有机碳化硅材料LZU111及其合成方法与流程

本发明涉及新型有机光电材料领域，特别是涉及一种新型有机碳化硅材料LZU111及其合成方法。

背景技术：

当今时代被称为“电子信息时代”。电子信息材料是电子信息产业最重要的基础支撑之一。随着科学的发展，有机材料的光电性能逐渐被认知，新型有机光电功能材料及其在光电技术领域的应用，成为近年来化学、物理、电子、材料等学科相互交叉的一个崭新研究方向，并由其发展催生出一个新兴的行业——有机光电子产业，也涌现出很多新型有机光电材料。而设计合成新型的有机光电材料，成为这个领域发展的重要突破口。

共价有机框架材料（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一类有机多孔晶体材料，以拓扑学为设计原则，以有机片段（如苯基）替代无机盐、矿物质晶体结构中的原子、离子或连接点，形成了一系列二维和三维的COFs材料，成为新型的“有机石墨”、“有机金刚石”和“有机氮化碳”等。这些材料具有高度规整的结构和有序排列的孔道，骨架中π电子的大量重叠能大大提高电荷传输能力及导电性能；不仅如此，它们兼具高聚物良好的稳定性和有机光电材料轻质的特点，从而将在有机光电材料领域有广阔的应用前景。

无机碳化硅是一类宽禁带半导体材料，以无机碳化硅的结构为设计起点，如果得到各种新型的有机碳化硅材料，必将大大丰富有机半导体材料的种类，推动其进一步发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型有机碳化硅材料LZU111及其合成方法。

本发明的目的是这样实现的：一种新型有机碳化硅材料LZU111及其合成方法，在反应容器中，将四（4-醛基苯基）硅烷和四（4-胺基苯基）甲烷溶于有机溶剂1,4-二氧六环中，所述的四（4-醛基苯基）硅烷与四（4-胺基苯基）甲烷的比例为（1.7-1）:（1-1.7）；加入催化剂醋酸水溶液，密封反应容器，加热反应，得到固体，将此固体用有机溶剂进行索氏提取法洗涤、干燥，可得有机碳化硅材料LZU111。

优选的，所述反应容器为耐压管。

进一步，所述的四（4-醛基苯基）硅烷的总浓度为0.05 mmol /mL-0.085 mmol /mL；四（4-胺基苯基）甲烷的总浓度为0.05 mmol /mL-0.085 mmol /mL。

进一步，所述的醋酸水溶液浓度为1 M-12 M。

优选的，反应温度为60℃-150℃，反应时间为1天-10天。

本发明的优点在于：通过本发明中所述的合成方法，得到有机碳化硅材料LZU111，其具有2H-SiC的基础拓扑和全新的三层有序穿插网络结构，且材料热稳定性优良，BET比表面积较大。合成所使用的起始原料廉价易得；合成步骤简洁，条件温和；合成设备要求低，整体操作成本低。

附图说明

附图1是本发明的有机碳化硅材料LZU111的合成方法图；

附图2是本发明合成的LZU111的粉末X-射线衍射谱图；

附图3是本发明合成的LZU111的扫描电子显微镜照片；

附图4是本发明合成的LZU111的傅里叶变换-红外光谱图；

附图5是本发明合成的LZU111的固体核磁共振¹³C CP/MAS谱图；

附图6是本发明合成的LZU111在氮气气氛下的热重曲线；

附图7是本发明合成的LZU111的氮气吸脱附曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如无特别说明，在说明书中将由本发明所述方法制得的有机碳化硅材料命名为：LZU111。

合成有机碳化硅LZU111所使用的有机小分子单体四（4-醛基苯基）硅烷和四（4-胺基苯基）甲烷均可参照文献方法合成（J. Am. Chem. Soc.2003, 127 , 14530.；Tetrahedron 2009, 68 , 53.）。其余原料均为商业可得产品。

将四（4-醛基苯基）硅烷 （22.4 mg, 0.05 mmol）和四（4-胺基苯基）甲烷（19.0 mg, 0.05 mmol）加入到耐压管中，随后加入0.6 mL-1.0 mL的1.4-二氧六环，得到澄清溶液，再加入0.2 mL的醋酸水溶液催化剂。将体系用液氮冷冻，后用油泵对体系抽真空，使耐压管内压力达0 mbar，用火焰枪封住管口。放入烘箱中，120℃下加热反应72 h，得到固体，将得到的固体用1.4-二氧六环或四氢呋喃索氏提取洗涤24 h，室温干燥12 h，100℃干燥12 h，即得到有机碳化硅材料LZU111，并进行附图2-附图7的表征：

图2的LZU111的粉末X-射线衍射谱表明，材料具有优良的结晶性；通过对比、检索和模拟，发现材料确实是一种区别于小分子单体的新物相并具有新结构；

图3的LZU111的扫描电子显微镜的照片显示，材料的晶粒尺寸在纳米级别，并呈现均匀、规则的六棱柱形貌；

图4的LZU111的傅里叶变换-红外光谱图中，有1630 cm^-1峰的存在，说明材料由两种有机小分子单体四（4-醛基苯基）硅烷和四（4-胺基苯基）甲烷通过缩合反应连接起来并生成了预期的亚胺键；

图5的LZU111的固体核磁共振¹³C CP/MAS谱图中，有158 ppm峰的存在，再一次验证了材料通过两种有机小分子单体反应生成了亚胺键；

图6是LZU111在氮气气氛下的热重曲线，从中可以分析出材料的分解温度高达547℃，表明材料具有优异的热稳定性；

图7是LZU111的氮气吸脱附曲线，由其可以计算出材料的BET比表面积为1130 m² g^-1，表明该多孔材料具有较大的比表面积。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。