[发明专利]一种含有三嗪环结构的有机微孔聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含有三嗪环结构的有机微孔聚合物的制备方法，将二元或多元醛基化合物、二元或多元脒基化合物、溶剂以及催化剂混合均匀，在60℃～200℃下反应12h～240h，分离提纯后得到含有三嗪环结构的有机微孔聚合物。该制备方法条件温和，价格低廉，产品性能稳定，可根据不同需求灵活调节醛基与脒基的单体数量和种类，制备得到的有机微孔聚合物含氮量高，热稳定性强，比表面积可控。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，更具体地，涉及一种含有三嗪环结构的有机微孔聚合物及其制备方法。

背景技术

2008年Thomas课题组首次采用离子热的方法，以对苯二氰为构筑单元经过氰基的三聚反应制备得到含有三嗪环结构的有机微孔聚合物(CTF)，随后该类聚合物得到广泛关注和研究。CTF因具有高的比表面积、内部有序结构、含氮量高等优点，在气体吸附与分离、能量存储、多相催化及光电领域有着广泛的应用。

采用离子热制备CTF存有以下缺点：第一单体来源单一，只能用于多氰基芳香族单体；第二必须高温，该类反应以熔融ZnCl₂为催化剂，反应温度在400℃以上，在此反应温度下使制得的CTF部分碳化，产物为黑色，极大限制其应用。

2012年Cooper课题组发展了一种以三氟甲磺酸为催化剂的方法，实现在室温下催化芳香族化合物制备得到CTF。虽然此方法使得实验条件温和，但是仍无法摆脱单体只能为多氰基芳香族化合物的现实，且使用腐蚀性强酸，不利于大量生产。

因此，开发一种单体种类可调、条件温和、便于操作并能大规模生产的合成方法意义重大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种含有三嗪环结构的有机微孔聚合物及其制备方法，其目的在于通过将二元或多元醛基化合物与二元或多元脒基化合物按比例在有机溶剂中分散，在催化剂存在的情况下，控制反应温度和时间，制备得到含有三嗪环结构的比表面积可控的有机微孔聚合物，由此解决现有技术含有三嗪环结构的有机多孔聚合物单体种类单一、反应条件苛刻、不适于大规模生产的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种含有三嗪环结构的有机微孔聚合物的制备方法，将二元或多元醛基化合物、二元或多元脒基化合物、溶剂以及催化剂混合均匀，在60℃～200℃下反应12～240h，分离提纯后得到含有三嗪环结构的有机微孔聚合物。

优选地，所述二元或多元醛基化合物为一种或多种含有二元或多元醛基的芳环的化合物，所述二元或多元脒基化合物为一种或多种含有二元或多元脒基或脒盐的芳环的化合物。

优选地，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二氧六环、四氢呋喃、二甲基亚砜、水与二甲基亚砜的混合物、二氧六环与二甲基亚砜的混合物、三甲苯与二甲基亚砜的混合物或二氧六环与N,N-二甲基乙酰胺的混合物。

优选地，所述溶剂为水与二甲基亚砜的混合物、二氧六环与二甲基亚砜的混合物、三甲苯与二甲基亚砜的混合物或二氧六环与N,N-二甲基乙酰胺的混合物。

优选地，所述催化剂为氢氧化钠、甲醇钠、碳酸钠、碳酸铯、三乙胺和四甲基氢氧化铵中的一种或多种。

优选地，所述二元或多元醛基化合物中醛基的摩尔量与所述二元或多元脒基化合物中脒基的摩尔量的比例为0.2～5:1。

优选地，所述反应温度为60～180℃。

优选地，所述反应时间为24～120h小时。

按照本发明的另一个方面，提供了一种含有三嗪环结构的有机微孔聚合物，其按照如上所述的制备方法制备得到。

总体而言，通过本发明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。