[发明专利]一种多级孔聚合物、制备和在吸附和/或转化二氧化碳中的应用

说明书

本发明公开了一种多级孔聚合物。本发明还公开了所述的多级孔聚合物的制备方法；以及用于吸附气体中的应用；此外，本发明还公开了一种将所述的多级孔聚合物与金属离子配位，制得具有催化活性的聚合物基催化剂。例如，催化二氧化碳和环氧化合物环合。本发明的聚合物以三嗪环作为亲二氧化碳基团用于二氧化碳的选择性吸附，在273K下，二氧化碳的吸附量达到7.9wt％。该聚合物可有效的富集二氧化碳分子于聚合物的孔道中，促进二氧化碳的转化。本发明利用聚合物与锌离子的配位作用，制备了聚合物基催化剂，并将其作为二氧化碳转化碳酸酯类化合物的催化剂，其对环氧丙烷与二氧化碳环化反应的催化转化率高达99％。该聚合物及其金属配合物可广泛应用于二氧化碳的捕集及催化转化。

技术领域

本发明涉及的是有机聚合物应用技术领域，具体涉及一种含三嗪环的多级孔的有机聚合物的制备及其二氧化碳的捕集和转化的应用。

背景技术

在过去的几十年，二氧化碳的过度排放导致了全球的变暖的问题。这样也导致了很多其他的问题，比如极端的天气、酸雨等。另一方面，二氧化碳由于其低廉的价格、广泛的来源和无毒，可以作为C1化学单元，转化为有用的精细化学品和化学染料。因此，为了解决全球温室效应及资源的可利用化等问题。二氧化碳的捕集和转化越来越受到人们的关注。

针对于二氧化碳的捕集和转化，许多的多孔材料应用于该领域。比如沸石、金属有机框架、多孔碳材料等(Chem.Rev.,2014,114:1413-1492)。而对于多孔有机聚合物材料，由于其化学稳定性和可修饰性，其在二氧化碳的捕集和转化领域也越来越受到关注(Chem.Soc.Rev.,2011,40:3703-3727)。多孔有机聚合物的丰富的孔结构可提供二氧化碳捕集和转化的场所。并且有机聚合物可引入亲二氧化碳的基团(Green.Chem.,2016,18:5248-5253)，增强与二氧化碳的相互作用力，从而提高其二氧化碳吸附能力。有机聚合物也可以引用配位官能团配位金属离子作为催化活性位点用于二氧化碳的转化(Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55:9685-9689)。有机聚合物的孔结构和催化活性位点结合可以构建二氧化碳捕集和转化一体化反应器件。这对于二氧化碳的有效的利用有着积极的意义。

公开号为CN106882783A的中国专利文献公开了一种固相法合成含氮硫多级孔炭的方法，以含氨基的芳环类化合物和含芳环醛为原料，通过氨基与醛基之间的席夫碱化学反应，制备含氮、硫聚合物；聚合物热解过程中产生的碳氧化合物与氧化锂之间的气固相反应可生成碳酸锂，原位反应生成的碳酸锂作为制备多孔炭材料的模板，经酸洗除去模板即可制备含氮、硫杂原子的蜂窝状多级孔道结构炭材料。

公开号为CN105837771A的中国专利文献公开了一种珊瑚状多孔吸附树脂的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：以能发生共聚的单体甲和单体乙为原料，找到两种具有不同极性但可混溶的溶剂，分别将反应单体甲和乙进行溶解，然后将其混合，形成混合溶液后加入适当的催化剂，在一定反应温度下，在聚合反应过程中聚合物发生自组装形成珊瑚状多孔树脂；反应结束后，利用超声/离心方法用洗脱溶剂对产品进行交互洗涤，然后在恒温鼓风干燥箱中以一定的烘干温度烘干，得到珊瑚状多孔吸附树脂。

现有材料中，大部分具有高效吸附能力的材料，通常是利用其高比例的微孔纳孔结构特性，但是由于微孔纳孔结构不利于物质传递，限制了其在二氧化碳催化转化上的应用。另一方面，同时具有高比例的介孔和大孔结构的材料，尽管其物质传递速率会提升，但其吸附能力较差。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明第一目的在于，提供一种多级孔聚合物(本发明简称为TFM)，旨在提供一种含有丰富平衡微孔和介孔的多级孔聚合物。

本发明第二目的在于，提供所述的多级孔聚合物的制备方法。

本发明第三目的在于，提供所述的多级孔聚合物在捕集气体、特别是在捕集二氧化碳中的应用。