[发明专利]一种含卟啉基共轭微孔聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含卟啉基共轭微孔聚合物及其制备方法，制得的共轭微孔聚合物具有大的比表面积、窄的孔径分布、高的物理化学稳定性和低的骨架密度等内在特性，对蒸汽分子(如苯、甲苯、环己烷、水蒸气)展现出了非常优越的吸附能力。与传统吸附材料相比，该卟啉基共轭微孔聚合物通过物理吸附，更方便的施行捕获并释放有机蒸汽的可逆过程，聚合物吸附的蒸汽可以通过简单的真空干燥把蒸汽从聚合物骨架中脱离出来，使该材料的回收利用成为可能，有利于固体吸附剂的循环再利用。另外，本发明方法简单，原料成本低，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及吸附材料领域，尤其是一种含卟啉基共轭微孔聚合物及其制备方法。

背景技术

VOCs挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于133.32Pa、常压下沸点在50～260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。挥发性VOCs危害很大，当室内VOCs浓度超过一定浓度时，很短时间内就会使得人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力，严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。此外，VOCs还会伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。VOCs是形成细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O₃)等二次污染物的重要前体物，进而引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题。随着我国工业化和城市化的快速发展以及能源消费的持续增长，以PM2.5为特征的区域性复合型大气污染日益突出，区域内空气重大污染现象大范围同时出现的频次日益增多，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众身体健康。由于VOCs排放来源复杂、排放形式多样、物质种类繁多，导致建立VOCs污染防治体系难度较大。因此，如何切合我国的实际情况全面开展VOCs污染防治工作是一项刻不容缓、艰巨复杂的任务。

随着研究的不断深入，人们认识到有机多孔聚合物在有机蒸汽吸附方面的有效应用。有机多孔聚合物是一类具有较大比表面积和永久性孔结构的新型多孔材料，它具有合成方法多样、尺寸可调控、表面可修饰、化学及物理性质稳定等特点，并且在气体吸附、发光体、集光天线、非均相催化、超级电容器、荧光传感器等方面表现出巨大潜力，逐渐成为人们研究的热点之一。根据其结构特点的不同，有机多孔聚合物主要可分为自具微孔聚合物、超交联聚合物、共轭微孔聚合物和共价有机骨架聚合物。与无机微孔材料和金属-有机框架相比，有机多孔聚合物的合成才刚刚起步。但有机合成化学和聚合物化学却已为此类材料的合成提供了多样性和广阔的发展空间。因此，无论从科研探索还是从实际应用的方面，设计合成具有良好有机蒸汽吸附性能的有机多孔材料均具有重要意义。

吸附性能对于孔材料来说是其最为重要的应用之一。如何有效去除空气中易于挥发的有机物污染已是当今许多工业领域所要面临的严峻挑战。近年来许多孔材料都被应用于此方面的研究，例如微孔沸石分子筛类材料、介孔二氧化硅材料、及活性炭材料等。当空气中含较低量的有机污染物时，其分压也是较低的，因此在相对压力较低的情况下，多孔分子筛材料吸附有机蒸汽的能力就显得尤为重要。当接近溶剂的饱和蒸汽压时，吸附质分子在介孔材料孔道内发生了多层吸附，几乎填满了所有的孔道，而使介孔材料对溶剂分子具有更大的饱和吸附量，因此这对有机污染物的清除有着潜在的应用价值。

卟啉是卟吩外环带有取代基的同系物和衍生物的总称，是一类特殊的大环共轭芳香体系，因其特定的π共轭体系和配位功能，可应用于有机反应催化剂、固体吸附剂、光储存器件以及超分子化学等诸多领域。目前合成卟啉聚合物主要有两大类方法:(1)由带有官能团的小分子形成带官能团的卟啉环，然后选择合适的反应制备多孔聚合物；(2)对已经形成的卟啉母核进行官能团的修饰，进而制备多孔聚合物。然而，这两种方法存在卟啉环分子制备比较容易但其产率不高，后期合成聚合物大多数需要贵金属催化剂、成本高的问题，不利于大规模工业生产，因而限制了其实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种含卟啉基共轭微孔聚合物及其制备方法，制备方法简单，成本低，适合大规模工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含卟啉基共轭微孔聚合物，如式(Ⅰ)所示：