[0001] 本实用新型属于共价有机框架复合材料制备装置领域，具体涉及一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置。

[0002] 共价有机框架(COFs)是由构筑单元通过可逆的共价键连接的多孔材料，是一类具有有序孔道结构的新型多孔晶态材料。这类多孔晶态材料因其在气体存储，化学传感，药物释放，非均相催化以及光电领域有潜在的应用价值。在过去十几年中，通过选择各种构筑单元已经得到许多二维或三维COFs，其结构合成重点在于构筑基元的选择和结构的设计，这也是决定COF材料性能的重要因素。然而目前合成COFs的构筑单元主要集中于有机构筑单元，这在一定程度上限制了COFs结构和功能的多样性。因此开发多金属复合的构筑单元对丰富COFs材料的结构与功能有重要意义。

[0003] 目前据现有技术表明，光引发聚合作为区别于热引发聚合的一种聚合手段，由于其光强和波长的可控性，具有许多优越性和实用性。而高效的光引发体系由于其在全息记录、激光直接制版、光固化以及激光立体光刻等领域的广泛应用一直受到人们的广泛关注。近年来，将光引发剂和共价有机材料复合反应生成共价有机复合材料成为研究热点，其中发光二极管(LEDs)作为新光源的应用正吸引着越来越多的注意。与传统的现有灯具相比，LED具有更好的光输出，更高的工作效率和更低的成本，并显示出巨大的应用潜力。因此，提出一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置，并且通过LED光照反应大规模制备共价有机框架复合材料十分必要。
实用新型内容

[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置，本装置在共价有机框架复合材料的合成过程中通过加入光引发剂和有机聚合单体在LED光照条件下进行连续反应，使用本装置可以制备出共价有机框架复合材料。

[0005] 为实现上述目的，按照本实用新型，提供一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置，包括共价有机框架反应单元、光引发剂储料罐、有机聚合单体储料罐、以及与三者连通的光化学反应器；

[0006] 所述共价有机框架反应单元包括相互连接的第一配体储料罐、第二配体储料罐、混合反应器、洗涤器和反应收集器；所述第一配体储料罐、第二配体储料罐的出料口分别与混合反应器顶端的入料口连通，所述混合反应器底端的出料口与洗涤器入料口连通，所述洗涤器底端的出料口与反应收集器入料口连通；所述反应收集器的出料口管道与所述光引发剂储料罐和有机聚合单体储料罐出料口管道汇聚连通，并与所述光化学反应器的入料口连通；

[0007] 所述光化学反应器包括内腔，所述内腔中设置包括底座、LED光带管和螺旋反应通道，至少一个所述LED光带管设置于所述底座上，所述螺旋反应通道沿所述LED光带管外壁呈均匀螺旋式排布，所述螺旋反应通道一端与所述光化学反应器的入料口连通，另一端连通所述光化学反应器的出料口。

[0008] 优选地，所述光化学反应器包括低温控制装置，所述低温控制装置设置于所述光化学反应器的外壁。

[0009] 优选地，所述低温控制装置设有两个接口与外界连通，用于冷却流体的输入/输出。

[0010] 优选地，所述光化学反应器还包括温度传感装置，所述温度传感装置设置于光化学反应器的内腔。

[0011] 优选地，所述光化学反应器的内腔中设置有～个LED光带管。

[0012] 优选地，所述LED光带管包括光带管外壳和LED光带。

[0013] 优选地，所述光化学反应器的出料口连接洗涤干燥器，所述洗涤干燥器将复合后的产物经洗涤、干燥后输出。

[0014] 优选地，所述洗涤器和洗涤干燥器均设有出液口与第一废液处理池连接，所述第一废液处理池废液口与第二废液处理池的入水口连通。

[0015] 优选地，所述反应收集器、光引发剂储料罐和有机聚合单体储料罐的出料口管道上均设有流量控制阀。

[0016] 优选地，所述混合反应器内设有搅拌装置。

[0017] 总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

[0018] (一)本实用新型提供一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置，在合成的过程中设置有光化学反应器，将收集的共价有机框架材料、光引发剂和有机聚合配体在三者在光化学反应器中混合并在LED光照条件下通过连续反应形成共价有机框架复合材料。

[0019] (二)本实用新型提供一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置，光化学反应器中设置有螺旋反应管道，共价有机框架材料、光引发剂和有机聚合配体在螺旋反应管道中在光照条件下混合通过连续反应。

[0020] (三)本实用新型提供一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置，可以适用共价有机框架复合材料的规模化生产。通过系统化的装置代替人工的实验操作，减少了工作量，使工艺更加自动化。

[0025] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0026] 需要说明的是，本实用新型涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里描述或图示的那些以外的顺序实施。

[0027] 如图1所示，根据本实用新型一种具体的实施方式，提供一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置，包括光化学反应器，用于制备共价有机框架复合材料，其合成流程包括：首先制备出共价有机框架材料，通过洗涤后进行收集；然后再将收集的共价有机框架材料、光引发剂和有机聚合配体在三者在光化学反应器中混合并在LED光照条件下通过连续反应形成共价有机框架复合材料；再将共价有机框架复合材料通过洗涤、干燥最终形成共价有机框架复合材料。

[0028] 本实施例中，提供一种基于光引发的共价有机框架复合材料的反应装置括共价有机框架反应单元、光引发剂储料罐6、有机聚合单体储料罐7、以及与三者连通的光化学反应器8；

[0029] 进一步地，共价有机框架反应单元包括相互连接的第一配体储料罐1、第二配体储料罐2、混合反应器3、洗涤器4和反应收集器5；第一配体储料罐1、第二配体储料罐2的出料口分别与混合反应器3顶端的入料口连通，混合反应器3底端的出料口与洗涤器4入料口连通，洗涤器4底端的出料口与反应收集器5入料口连通；反应收集器5的出料口管道与光引发剂储料罐6和有机聚合单体储料罐7出料口管道汇聚连通，并与光化学反应器8的入料口连通；

[0030] 更进一步地，该第一配体储料罐1及第二配体储料罐2分别用于储存制备两种配体溶液。其中，第一配体包括均苯三甲醛、对苯二甲醛、四(4‑甲酰基苯)甲烷、四醛基苯基卟啉、3,3',5,5'‑四醛基联苯、2,2'‑联吡啶‑5,5'‑二甲醛、2,5‑二羟基对苯二甲醛、2,5‑二甲氧基苯‑1,4‑二甲醛、2,5‑二甲酰基呋喃、1,3,5‑三醛基间苯三酚等其中至少一种，但不限于此。第二配体包括，对苯二胺、蜜勒胺、联苯二胺、5,15‑(氨苯基)‑10,20‑苯基卟啉、四(4‑氨基苯基)甲烷、三(4‑氨基苯基)胺、5,5'‑二氨基‑2,2'‑联吡啶、2,4,6‑三(4‑氨基苯氧基)‑1,3,5‑三嗪、1,3,5‑三(4‑氨基苯基)苯等其中至少一种，但不限于此。

[0031] 更进一步地，第一配体储料罐1、第二配体储料罐2的出料口分别与混合反应器3顶端的入料口连通，在混合反应器3中两种配体进行混合反应，形成共价有机框架。混合反应器3内设有搅拌装置。

[0032] 更进一步地，反应过程中还包括溶剂，参与反应的溶剂包括：甲醇、乙醇、N,N‑二甲基甲酰胺溶液，二氯甲烷，二甲基亚砜等至少一种，且不限于此。该溶剂可以通过第一配体储料罐1、第二配体储料罐2溶解第一、第二配体流入混合反应器3中，或者通过混合反应器3侧壁的入料口流入。

[0033] 更进一步地，混合反应器3底端的出料口与洗涤器4入料口连通，洗涤器4底端的出料口与反应收集器5入料口连通，生成的共价有机框架材料经过洗涤后通过反应收集器5进行收集。

[0034] 在本实施方式中，如图2所示，光化学反应器8包括内腔801，内腔801中设置包括底座802、LED光带管803和螺旋反应通道804，至少一个LED光带管803设置于底座802上，螺旋反应通道804沿LED光带管803外壁呈均匀螺旋式排布，螺旋反应通道804一端与光化学反应器8的入料口连通，另一端连通光化学反应器8的出料口。

[0035] 更进一步地，将收集的共价有机框架材料、光引发剂和有机聚合配体在三者在光化学反应器中混合并在LED光照条件下通过连续反应形成共价有机框架复合材料，三种原料按一定比例输入至光化学反应器9，在入料管道内可以提前交汇混合。光引发剂包括2,4,6‑三甲基苯酰基膦酸乙酯，2‑甲基‑1‑[4‑甲硫基苯基]‑2‑吗啉基‑1‑丙酮，2‑异丙基硫杂蒽酮，4‑二甲氨基‑苯甲酸乙酯，1‑羟基‑环己基‑苯基甲酮等其中至少一种，但不限于此；有机聚合配体包括[1,3,5‑三甲基‑2,4,6‑三(4'‑醛基苯基)]苯，1,1‑二苯基‑2,2‑二(4‑醛基苯)乙烯，1,2‑二(4’‑甲酰基苯基)乙炔，1,3,5‑三(4'‑醛基[1,1'‑联苯]‑4‑基)苯，1,4‑二(4‑醛基苯基)苯，1,4‑二(4‑醛基苯基)苯，1,4‑萘二羧醛，1,4‑双(4‑氨基苯氧基)苯，1,6‑双(4‑甲酰基苯基)‑3,8‑双(4‑氨基苯基)芘，2,3‑二羟基萘‑1,4‑二甲酰基，2,4,6‑三(4‑甲酰基苯氧基)‑1,3,5‑三嗪，2,4,6‑三甲基苯‑1,3,5‑三甲酰基，2,5‑二庚氧基‑1,4‑对苯二甲醛，2',5'‑二甲氧基‑[1,1':4',1”‑三苯基]‑4,4”‑二甲醛，2,5‑二氯对苯二甲醛，2,5‑二醛基吡啶，2,5‑二戊氧基‑1,4‑对苯二甲醛，2,5‑二溴苯‑1,4‑二甲醛，2‑氟‑4‑醛基苯硼酸，
2‑羟基‑1,3,5‑苯三甲醛，2‑羟基‑5‑甲基‑1,3‑苯二甲醛，2‑羟基间苯二甲醛，3‑甲酰基‑4‑羟基苯腈，3‑噻吩‑3‑基苯基甲醛，4,4‑(环戊二烯‑1‑烯‑1,2‑叉基)二(5‑甲基噻吩‑2‑甲醛)，4',4”',4””,4”””‑甲烷四烷基三胺(4‑羟基‑[1,1'‑联苯]‑3‑甲醛)，4,4'‑二甲醛，4,
4'‑氧基二苯基甲醛，4,7‑双(4‑甲酰基苯乙炔基)苯并[c][1,2,5]噻二唑，4‑羟基间苯二甲醛，4‑乙炔苯基甲醛，5‑((4‑甲酰基苯基)乙炔基)间苯二甲醛，5,5'‑((5'‑(4‑((3‑(叔丁基)‑5‑甲酰‑4‑羟基苯基)乙炔基)苯基)‑[1,1'：3'，1”‑三苯基]‑4,4”‑二基)双(乙炔‑2,1‑二基))双(3‑(叔丁基)‑2‑羟基苯基甲醛)，5,5'‑(乙炔‑1,2‑二基)二间苯二甲醛，5‑邻香兰素，5‑羟基间苯二甲醛，5‑乙烯基‑2‑羟基苯基甲醛，吡啶‑2,6‑二甲醛，咪唑‑2‑甲醛，三(4‑醛基联苯基)胺，三醛基间苯基三酚，四(4‑醛基苯)乙烯等其中至少一种，但不限于此。

[0036] 在本实施方式中，光化学反应器8包括低温控制装置805，低温控制装置805设置于光化学反应器8的外壁。

[0037] 进一步地，由于共价有机框架材料、光引发剂和有机聚合单体三者在光照和低温条件下反应，需要设置对应的低温控制装置805，来保证光化学反应器9内的温度在一定时间段内保持恒定。反应温度控制在45‑150℃。

[0038] 更进一步地，低温控制装置805设有两个接口与外界连通，用于冷却流体的输入/输出。冷却流体从低温控制装置805上部的接口处进入，从低温控制装置805下部的接口处流出。冷却流体优选为水。

[0039] 进一步地，光化学反应器8还包括温度传感装置806，温度传感装置806设置于光化学反应器8的内腔801。该装置还包括温度控制装置，温度传感装置806感应到复合反应的温度后反馈至温度控制装置，温度控制装置根据实时温度操控低温控制装置805中冷却流体流速。

[0040] 进一步地，光化学反应器8的内腔中设置有3～7个LED光带管803。更优选为5个LED光带管803。LED光带管803上都设有螺旋反应通道804，每个LED光带管803上的螺旋反应通道804依次连，用于在光照条件下连续反应。

[0041] 本实施方式中，光化学反应器8的出料口连接洗涤干燥器9，洗涤干燥器9将复合后的产物经洗涤、干燥后输出。洗涤干燥器9用于将最后的产物进行洗涤干燥，包括干燥腔和滤液腔，中间设有滤膜传输装置，可以将洗涤过滤后的产物从出料口传输出。

[0042] 进一步地，洗涤器4和洗涤干燥器9均设有出液口与第一废液处理池10连接，第一废液处理池10废液口与第二废液处理池11的入水口连通。第一废液处理池10用于一级废液处理，第二废液处理池11用于二级废液处理。

[0043] 本实施方式中，所有的反应装置选择耐高温、耐腐蚀的材质，并且混合反应器3、第一废液处理池10和第二废液处理池11内设有搅拌装置，用于产物反应或者废液处理时进行反应原料的混合。

[0044] 本领域的技术人员容易理解，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。