[发明专利]一种疏水性多孔芳香骨架材料及其制备方法和应用

说明书

本发明是公开一种疏水性多孔芳香骨架材料及其制备方法和应用。以二溴取代的芳香烃类化合物和1,4‑二乙炔基苯为反应单体，以四(三苯基磷)钯和碘化亚铜为催化剂，以三乙胺和N,N‑二甲基甲酰胺为溶剂，经Sonogashira‑Hagihara偶联反应制得。本发明的疏水性多孔芳香骨架材料可实现油水分离，可应用在石油泄漏等方面，并且可循环使用，具有良好的经济效益。

技术领域

本发明属于化学新材料技术领域，具体涉及一种新型的芳香骨架材料及普遍通用的制备方法。

背景技术

现如今溢油事故频繁发生，对环境危害日益加剧的同时，不仅造成能源的损失，还对社会经济产生严重影响，因此石油泄漏的危害急需得到妥善处理。相比较常见处理方式，自然修复需要的时间较长，直接燃烧会造成二次污染，而物理移除是一个很好的方式。物理移除是采用一些疏松多孔材料放置在水面上吸附油膜进行处理的一种方法。这种方法可以将液体的油集中并转移到多孔吸附剂中形成半固体的形态，通过将吸附饱和的吸附剂移除水面的同时达到油水分离的目的。当前被频繁使用的多孔吸附剂有无机、有机以及天然材料等。无机类吸附材料，包括沸石、硅气凝胶、膨胀硅石、粘土、膨胀石墨、活性炭等；有机类吸附材料，包括聚丙烯无纺布、聚氨酯泡沫、橡胶等；天然吸附材料，主要包括稻草垫、丝绵、棉花、木棉、羊毛、洋麻纤维等。但是上述材料在吸附油膜的同时，还会吸附一部分水，吸油效率低，这就需要一种新型材料同时具备疏水/亲油特征用于油水分离。

多孔芳香骨架材料作为一类新兴的材料引起了科学家们的广泛关注。多孔芳香骨架材料是通过共价键相互连接而形成的一类具有低的骨架密度、持续的多孔性以及高的热化学稳定性的有机骨架。多孔芳香骨架材料具有特殊的疏水骨架结构同时对有机化学小分子展现了非常好的吸附能力，使其非常合适作为固体吸附剂在存在水的条件下选择性地吸附和分离油或非极性有机溶剂。一般可以采用下列几种方法将多孔芳香骨架材料负载：(1)以不锈钢滤网(铜网)为基底，通过电沉积的方法或者喷雾干燥法在表面构筑多孔芳香骨架材料制备超疏水超亲油的不锈钢滤网(铜网)；(2)以织物为基底，通过浸涂法、化学原位生长法和静电纺丝法，构筑多孔芳香骨架材料制备超疏水超亲油的织物；(3)以海绵或泡沫为基底通过浸涂法或化学原位生长法构筑多孔芳香骨架材料制备超疏水超亲油的织物。而材料的回收也可以通过下列几种方法实现：(1)吸收/蒸馏循环回收法。材料被加热到油的沸点附近，释放出油的蒸汽，然后通过收集油的蒸汽并将其冷却成液态，就可以重新得到油。同时，材料本身的结构没有被破坏，可以应用于下一个吸收循环中，实现了油的回收和吸收材料的循环利用；(2)吸收/燃烧循环回收法。在回收高沸点、低挥发性的油时，有强热稳定性的多孔油水分离材料可以通过直接燃烧的途径实现吸收材料的循环使用，同时燃烧的作用可以把吸收的油以热能的形式进行能量回收使用；(3)吸收/挤压循环回收法。为了进一步提高油的回收和吸收材料的循环使用，使用弹性的多孔油水分离材料以吸收/挤压的方式进行循环回收使用是一个很好的策略。材料在吸满油后，可以通过简单的挤压，把存储在材料内部的油品或者有机溶剂压缩出来，同时材料由于本身的弹性可以重新恢复到原来的结构形貌，并应用于下一次油水分离中。

发明内容

本发明的目的提供一种简便可行的疏水性多孔芳香骨架材料及其制备方法，并将其应用于处理石油泄漏或者液态有机试剂泄漏问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种疏水性多孔芳香骨架材料，以二溴取代的芳香烃类化合物和1,4-二乙炔基苯为反应单体，以四(三苯基磷)钯和碘化亚铜为催化剂，以三乙胺和N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，经Sonogashira-Hagihara偶联反应制得。

一种疏水性多孔芳香骨架材料的制备方法，包括如下步骤：在氮气条件下，依次将二溴取代的芳香烃类化合物、1,4-二乙炔基苯、四(三苯基磷)钯和碘化亚铜加入到反应容器中，然后用注射的方式加入三乙胺和N,N'-二甲基甲酰胺的混合液；在氮气下，将反应体系加热到80℃，反应72小时；反应产物经洗涤，纯化，真空干燥，得目标产物。