[发明专利]一种多孔共轭聚合物材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔共轭聚合物材料及其制备方法，包括如下步骤：a)利用多米诺成环反应，以对R基苯甲醛、对X基苯胺和2,3‑丁二酮为原料获得单体氰基吡咯并吡咯；其中，R为氰基时，X为氰基和甲基；R为甲基时，X为氰基；b)将所述的单体氰基吡咯并吡咯与氯化锌混合后，在氩气氛围下高温熔融聚合得到一团蓬松物；c)将所述的蓬松物捣碎后水洗、酸洗再水洗去除反应残余氯化锌，得到黑色粉末；d)将所述的黑色粉末干燥处理后得到氮掺杂多孔碳材料。本发明制备的产品具有明显的多孔结构和大的比表面积以及氮掺杂，可广泛应用于气体负载、多相催化、气体分离、锂离子电池和超级电容器等方面。另外，该方法同时具有简单、低廉和可放大生成等特点。

技术领域

本发明涉及多孔材料技术领域；具体地，涉及一种多孔共轭聚合物材料及其制备方法。

背景技术

近年来纳米多孔聚合物材料由于其高比表面积、轻质的骨架构造、丰富的构建与改性方法和优异的气体吸附性质迅速成为材料领域的研究热点。现有的一些纳米多孔有机聚合物，在比表面积和微观结构方面有了很大提升。但是，它们的制备方法往往伴随着高压、高温等特定的反应条件，昂贵的合成设备以及工艺的繁琐等问题。因此，探索低廉、简单和可扩大生成工艺来制备纳米多孔聚合物材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述制备工艺缺陷，提供一种多孔共轭聚合物材料及其制备方法，制备的多孔共轭聚合物材料产品具有明显的多孔结构和大的比表面积以及氮掺杂，并且制备方法具有简单、低廉和可放大生产的优点。

为了实现上述目的，在基础的实施方案中，本发明一方面提供一种多孔共轭聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：

a)利用多米诺成环反应，以对R基苯甲醛、对X基苯胺和2,3-丁二酮为原料获得单体氰基吡咯并吡咯(CNPP)；其中，R为氰基时，X为氰基和甲基；R为甲基时，X为氰基；

b)将所述的单体氰基吡咯并吡咯与氯化锌混合后，在氩气氛围下高温熔融聚合得到一团蓬松物；

c)将所述的蓬松物捣碎后水洗、酸洗再水洗去除反应残余氯化锌，得到黑色粉末；

d)将所述的黑色粉末干燥处理后得到氮掺杂多孔碳材料。

在一种优选的实施方案中，所述对R基苯甲醛、对X基苯胺和2,3-丁二酮的摩尔比为2:2:1-1.5。

在一种优选的实施方案中，所述步骤a)中的多米诺成环反应为：将对R基苯甲醛、对X基苯胺置于醋酸中，得到混合物，将所述混合物搅拌加热至80-100℃，20分钟-40分钟后滴加2,3-丁二酮，2-4小时后，静置室温后抽滤、醋酸洗涤得到单体CNPP。

在一种优选的实施方案中，所述步骤a)中的多米诺成环反应为：将对R基苯甲醛、对X基苯胺置于醋酸中，得到混合物，将所述混合物搅拌加热至90℃，30分钟后滴加2,3-丁二酮，3小时后，静置室温后抽滤、醋酸洗涤得到单体CNPP。

在一种优选的实施方案中，所述的步骤b)中单体氰基吡咯并吡咯与氯化锌的摩尔比是1:10。

在一种优选的实施方案中，所述的步骤b)中高温熔融聚合为：以3-6℃/min的升温速率升温至350-500℃，恒温30-50小时，然后以4-8℃/min的降温速率降至室温，得到团状黑色蓬松物。

在一种优选的实施方案中，所述的步骤b)中高温熔融聚合为：以5℃/min的升温速率升温至400℃，恒温40小时，然后以5-6℃/min的降温速率降至室温，得到团状黑色蓬松物。

在一种优选的实施方案中，所述的步骤c)中酸洗使用盐酸，所述盐酸浓度为1mol/L。

在一种优选的实施方案中，所述的步骤d)中干燥处理包括：将所述的黑色粉末置于真空干燥箱中，120-150℃下烘8-12小时得到氮掺杂多孔共轭聚合物材料。