[发明专利]一种BODIPY基共轭微孔聚合物及其制备方法与碘吸附应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类简易制备的BODIPY基新型共轭微孔聚合物(CMPs)在碘蒸气吸附应用上的优良性能，基于我们发现的小分子BODIPY单元的2，6位活泼H与碘蒸气在常温下的化学作用，重点研究在于选择合适的合成条件制备高比表面，高孔容的聚合物并研究BODIPY单元的2，6位活泼H对碘蒸气的化学吸附及吸附促进性能。

背景技术

核能因社会对能源的需求日益增长在人类的日常生活越来越重要。而目前关键问题是如何安全有效地处理从铀燃料的核裂变中所产生的核废料。其中,放射性碘因其非常长的半衰期(1.57×10⁷年)且能够影响到人类的代谢而成为了研究热点，因此,找到安全有效的放射性碘单质的捕获方法是当前急需解决的问题(Acta Chim.Sinica 2016,74,67)。有机多孔聚合物因其大比表面，热稳定性，良好的重复利用性等性能使其在环境问题方面(如碘单质吸附)的利用备受关注。

吉林大学裘式纶老师组以早期合成的PAF-1(SBET＝5600m²g^-1)和JUC-Z2(SBET＝2081m²g^-1)两种材料用于碘蒸气的吸附，在298K和40Pa条件下，PAF-1和JUC-Z2的碘蒸气吸附量分别为1.86g·g^-1，1.44g·g^-1。作者表示多孔材料的比表面积和孔容在碘蒸气吸附方面起着关键的作用；此外拉曼光谱表明客体分子以I^5-的方式存在于孔道内，这表明客体I₂与该富电子的骨架具有广泛的电荷转移(J.Mater.Chem.A,2014,2,7179)。大连化物所邓伟侨老师组创新性地将前人的报道的CMPs成功合成CMPNs并将其重复用于碘蒸气的吸附，在343K和1bar条件下，最高吸附量达208wt％(α＝(m₂-m₁)/m₁×100wt％)。作者表示正是由于CMPN-3的SBET和总孔容比较高才使其具备对碘蒸汽较好的吸附性能，这佐证了裘式纶老师的观点(J.Mater.Chem.A,2015,3,87)。朱广山老师组目标性地合成了一类带电荷的多孔芳香骨架(PAF-23，PAF-24，PAF-25)，其所构造的富含炔基，苯环，离子键三种活性位点的PAF在骨架的“呼吸”作用下实现了对碘蒸气的超高效吸附，在348K和1bar条件下，该类PAF 最佳吸附性能为2.76g·g^-1，同时核磁验证B⁺与I₂也存在相互作用(Angew.Chem.,Int.Ed.,2015,54,12733)。

发明内容

本发明的第一个目的在于公布我们发现了BODIPY单元的2，6位活泼H与碘蒸气在常温常压下能发生化学反应。

本发明的第二个目的在于针对性地将具有2，6位活泼H的BODIPY单元便捷地引入到共轭微孔聚合物中。

本发明的第三个目的在于将制备的BODIPY基共轭微孔聚合物实现对碘单质(溶剂中碘，碘蒸气)强有效吸附和超容量储备功能应用。

本发明提供了一种新型BODIPY基共轭微孔聚合物，具有式I结构：

其中，设计为如下结构式中任意一种：

设计为如下结构式中任意一种

式2-6～2-8中，n为0～3的整数。

所述的聚合物是粉末状或颗粒状。

所述的聚合物平均孔径范围是0.5～100nm。

本发明对于BODIPY基新型共轭微孔聚合物的合成设计为，单元和单体(1,3-二溴苯-5-BODIPY派生物)在Pd(pph₃)₄和CuI催化下发生Sonogashira偶联反应，即得；

所述反应中单元和单体(1,3-二溴苯-5-BODIPY派生物)以等摩尔官能团的比例加入进行聚合反应。

所述的Sonogashira偶联反应在惰性气体保护下，在100℃下反应72-96h。

所述的实验进行过程中都以液氮冷冻反应物和无水溶剂，以空气泵严格除去氧气。

所述反应的催化剂Pd(pph₃)₄与反应官能团的摩尔比例为6:100，CuI与反应官能团的摩尔比例为1:10。