[发明专利]二维超分子多孔聚合物、其单体化合物及制备方法

说明书

本发明公开了一种二维超分子多孔聚合物、其单体化合物及制备方法。本发明的二维超分子多孔聚合物中使用的单体分子中引入两亲性基团，通过自组装的方法获得，且内部结构高度有序和具有长程周期性。

技术领域

本发明涉及一种二维超分子多孔聚合物、其单体化合物及制备方法。

背景技术

超薄的多孔膜由于其渗透性、选择性运输能力和可作为纳米分子筛等在化学工程、生物医药、环保、食品、保健以及能源等领域具有广泛的用途(Y.Peng，Y.Li，Y.Ban，H.Jin,W.Jiao,X.Liu,W.Yang,Science 2014,346,1356-1359.)。二维聚合材料具有相对固定的孔隙度，因此是一种较为理想的超薄多孔膜，然而其设计和合成较为复杂且难度大，使得这类材料的获得还非常困难。在二维聚合材料中，其单体基元可采取共价键和非共价键两种方式连接，前者通常称为二维聚合物，而后者一般定义为二维超分子聚合物。二维聚合物可通过层状前体剥离或单体在特定条件下聚合来获得，而二维超分子聚合物主要是利用非共价作用驱动下的单体基元自组装来制备。已报道的有溶液相自组装构筑可溶性的单层二维超分子多孔聚合物：二维超分子有机框架(K.-D.Zhang,J.Tian,D.Hanifi,Y.Zhang,A.C.-H.Sue,T.-Y.Zhou,L.Zhang,X.Zhao,Y.Liu,Z.-T.Li,J.Am.Chem.Soc.2013,135,17913-17918)。在随后的研究中又发展了其他一些二维超分子有机框架的制备方法(S.-Q.Xu,X.Zhang,C.-B.Nie,Z.-F.Pang,X.-N.Xu,X.Zhao,Chem.Commun.2015,51,16417-16420；T.-Y.Zhou,Q.-Y.Qi,Q.-L.Zhao,J.Fu,Y.Liu,Z.Ma,X.Zhao,Polym.Chem.,2015,6,3018-3023.)，但是获得内部结构高度有序以及长程周期性的二维超分子多孔聚合物仍然十分困难。而内部结构的有序度是直接影响多孔膜质量的关键因素，低的结构有序度意味着膜内缺陷较多从而降低其性能，只有高的有序度才能保证膜内孔结构的均一性，从而获得高性能。因此，如何自组装得到内部结构高度有序和长程周期性的二维超分子多孔聚合物是这一领域的关键问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的内部结构高度有序以及长程周期性的二维超分子多孔聚合物的获得困难，而提供了一种二维超分子多孔聚合物、其单体化合物及制备方法。本发明的二维超分子多孔聚合物中使用的单体分子中引入两亲性基团，通过自组装的方法获得，且内部结构高度有序和具有长程周期性，在分离领域有很好的应用前景，具体地纳米粒子、污染物、药物、生物分子和化工产品的分离；同时制备方法简单，易操作实现，利于工业化生产应用。

本发明主要是通过以下技术方案解决上述技术问题的。

本发明提供了一种通式I所示的二维超分子多孔聚合物的单体化合物：

通式I中，R¹、R^1a和R^1b独立地为疏水基团，R²、R^2a和R^2b独立地为亲水基团，Y、Y^a和Y^b独立地为C或N，当Y、Y^a和Y^b独立地为N时，R³、R^3a和R^3b不存在，当Y、Y^a和Y^b独立地为C时，R³、R^3a和R^3b独立地为氢、氨基、硝基、C₁-C₄烷氧基、C₁-C₄烷基巯基或卤素；