[发明专利]温和条件下无模板法合成基于单宁酸的多孔聚合物及其衍生的炭材料

说明书

本发明公开温和条件下无模板法合成基于单宁酸的多孔聚合物及其衍生的炭材料，包括1)将含双氨基功能基团的化合物、浓盐酸和去离子水加入圆底烧瓶中，利用冰浴将温度控制在0～5℃之间，搅拌均匀后，加入亚硝酸钠水溶液并继续搅拌使氨基完全转化为重氮盐；2)保持冰浴状态，用碳酸钠溶液进行中和后，加入单宁酸与碳酸钠水溶液，12小时后将生成的固体沉淀物过滤分离，并依次使用去离子水、甲醇、四氢呋喃、甲醇、水进行洗涤，随后冷冻干燥，得到单宁酸基多孔聚合物；3)将单宁酸基多孔聚合物在管式炉中900℃下进行煅烧3h，随后自然降温，得到目标产物。其合成过程简单、条件温和且不需要使用模板，最终产物具有优异的二氧化碳捕集能力。

技术领域

本发明属于多孔材料制备领域，具体涉及一种在温和条件下无模板法合成基于单宁酸的多孔高分子前驱体和多孔炭材料及其应用。

背景技术

多孔炭材料因性能优越且价格低廉的优势在气体捕集、电化学能源存储、催化剂固载等领域得到广泛应用。针对具体的应用需要妥当选择合适的炭材料，其性能主要取决于孔径、孔连通性、比表面积以及材料形貌等。传统上商品化的活性炭是将石化原料在高温下(通常高于1200℃)进行不完全燃烧而得到，这种方法普遍被认为是苛刻且耗能的。而一些通过模板法制备多孔炭材料的方案则通常需要繁杂的步骤或者苛刻的条件以保证模板能够被彻底除去。

单宁是一类水溶性的酚类化合物。在植物界中广泛分布,是一种重要的次级代谢产物,也是除木质素以外含量最多的一类植物酚类物质。单宁酸并不是一种真正的“酸”，因为它不含有机酸中普遍存在的羧基，而是更多得被定义为多酚，即含有大量的苯酚基团。大量的羰基与苯酚功能基团使其可以与多种分子形成不同种类的键合，如氢键、疏水相互作用、静电相互作用、金属配位等。单宁酸中含有大量的儿茶酚基团(邻苯二酚)，易于与过渡金属发生配位作用形成络合物。单宁酸还具有抗氧化功能、抗菌功能、抗癌性、抗诱变性、抗病毒功能、除自由基功能等多种生物活性，这些都得益于其大量存在的酚羟基。

发明内容

本发明目的是提供一种在温和条件下无模板法合成基于单宁酸的多孔聚合物及其所衍生多孔炭材料。其合成过程简单、条件温和且不需要使用模板，最终产物具有优异的二氧化碳捕集能力，拓展了单宁酸在多孔材料制备上的应用。

本发明采用的技术方案为：

温和条件下无模板法合成基于单宁酸的多孔聚合物，包括如下步骤：

1)将含双氨基功能基团的化合物作为交联剂、浓盐酸和去离子水加入圆底烧瓶中，利用冰浴将温度控制在0～5℃之间，搅拌均匀后，加入亚硝酸钠水溶液并继续搅拌使氨基完全转化为重氮盐；

2)保持冰浴状态，用碳酸钠溶液进行中和后，加入单宁酸与碳酸钠水溶液，12小时后将生成的固体沉淀物过滤分离，并依次使用去离子水、甲醇、四氢呋喃、甲醇、水进行洗涤，随后冷冻干燥，得到目标产物——基于单宁酸的多孔聚合物。

所述的多孔聚合物，所述含双氨基功能基团的化合物为4,4'-二氨基联苯、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜。

所述的多孔聚合物，所述二氨基二苯类化合物与单宁酸的摩尔比为10：1。

所述的多孔聚合物，所述步骤1)中亚硝酸钠水溶液的浓度为0.1～0.15mmol/mL。

所述的多孔聚合物，所述步骤2)碳酸钠水溶液的浓度为1～1.3mol/L。

温和条件下无模板法合成基于单宁酸的多孔聚合物衍生的炭材料，将所述基于单宁酸的多孔聚合物在管式炉中于900℃下进行煅烧3小时，随后自然降温，得到基于单宁酸的多孔聚合物衍生的炭材料。

所述的炭材料，先将基于单宁酸的多孔聚合物在管式炉中以5℃/min的升温速率至900 ℃后进行煅烧3小时。

所述的炭材料在气体储存与分离、催化剂固载、电化学、二氧化碳吸附上的应用。