[发明专利]基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物，本发明以三聚氯氰为骨架，与二苯并噻吩聚合生成共轭微孔聚合物，呈现片状结构，为非晶形材料，且具有一定的热稳定性。本发明提供了具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的制备方法，方法简单易行，有利于实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及共轭微孔聚合物技术领域，具体涉及一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物及其制备方法。

背景技术

随着人类对能源需求的与日俱增，作为清洁能源的天然气和氢气越来越受到人们的关注。同时，实现对化石燃料产生的二氧化碳的分离吸收、对有毒有害气体处理及挥发性有机物有效的检测吸收也至关重要。碳捕获和存储 (CCS)已被确定是一种减少二氧化碳人为排放和有毒有害气体处理的有效方法，但这仍然是能源部门面临的最紧迫的挑战。在此情况下，许多新型材料被开发，其中最典型的材料就是共轭有机微孔聚合物(CMP)。该类型材料对气体具有高效的吸收和解吸功能，可以被应用在气体能源存储和废气吸收处理等方面。此外，高比表面积、良好的物理化学稳定性、低骨架密度和大量可用的结构改性方法使CMP成为CCS工艺中最有利用价值的候选材料之一。

空气中二氧化碳的捕集涉及CO₂与N₂的分离过程。物理吸附法因具有耗能低、操作条件温和、性能稳定、再生性强等优点而被认为是一种很有潜力的CO₂分离方法，这种吸附依赖于高性能吸附材料的开发。物理吸附法所用到的吸附剂如沸石分子筛或者活性炭等，一般对CO₂与N₂的分离选择性较低，而一些新型材料如CMP的研究发现大大的拓宽了CO₂吸附剂的选择范围。CMP材料的吸附依赖于其孔隙表面性质，而孔隙表面性质决定于主体材料和客体气体分子之间固有的相互作用，是确定材料对气体吸附能力和选择性的关键因素之一。相对于沸石和活性炭等传统的吸附材料而言，CMP 材料在比表面积和孔隙率上有很大的优势。当今的能源甚是重要，各种清洁气体能源显示出巨大优势，但是由于常温常压下氢气、甲烷等的储存运输仍面临着巨大挑战，而CMP材料有望为解决这些问题实现突破。

按照不同的化学反应构建结构单元，进而发展不同结构和特殊性质的 CMPs，成为目前的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物及其制备方法，本发明提供的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物呈现片状结构，为非晶形材料，且具有一定的热稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物，以三聚氯氰和二苯并噻吩为单体、按三聚氯氰和二苯并噻吩摩尔比为1： (1.5～1.8)、依次经付克烷基化反应和氧化反应制备得到，具有式I所示结构：

式I中，基团的三端连接的基团为基团的两端连接的基团为

本发明提供了上述技术方案所述基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)在保护气氛中，在氯仿和氯化铝存在的条件下，将三聚氯氰和二苯并噻吩进行付克烷基化反应，得到共轭微孔聚合物前驱体；其中，所述三聚氯氰和二苯并噻吩的摩尔比为1：(1.5～1.8)；

(2)将所述步骤(1)中共轭微孔聚合物前驱体与过氧化氢水溶液和乙酸混合，在保护气氛中进行氧化反应，得到具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物。

优选地，所述步骤(1)中三聚氯氰、氯仿和氯化铝的用量配比为4mmol： (50～70)mL：(0.8～1.2)g。

优选地，所述步骤(1)中付克烷基化反应的温度为55～65℃，时间为 70～75h。