[发明专利]一种导电共轭微孔聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开一种导电共轭微孔聚合物及其制备方法，它是由导电聚合物与共轭微孔聚合物组成，其中，导电聚合物分布于共轭微孔聚合物的纳米孔道之中。该导电共轭微孔聚合物具有可调的电导率，可以广泛应用于电磁波吸收、微电子、导电填料、储能、催化、传感等众多领域，所述制备方法工艺简单、成本低，有利于规模化制备。

技术领域

本发明涉及导电微孔材料技术领域，尤其涉及一种导电共轭微孔聚合物及其制备方法。

背景技术

国际纯粹与应用学会(IUPAC)将多孔材料按照孔径大小分为3类：孔径小于2纳米的材料为微孔材料，孔径在2～50纳米之间的材料为介孔材料，孔径在50纳米以上的材料为大孔材料。多孔有机聚合物材料是一类由有机结构单元通过共价键连接形成的具有微孔或介孔结构的新型高分子多孔材料，孔结构独特且可同时容纳多种功能基团于同一网络结构中，在气体储存、分离、催化等众多领域研究前景可观。

共轭微孔聚合物是一类通过共轭π键连接起来的刚性结构微孔有机聚合物。与传统多孔材料相比，共轭微孔聚合物具有独特优势，包括:①比表面积大，通常接近1 000平方米/克；②优异的化学稳定性，不溶于任何酸碱及有机溶剂；③良好的热稳定性，通常分解温度大于300℃；④结构可调性，比表面积和孔径均可通过单体设计进行调节。自2007年Cooper等首次以二维芳基炔化物、芳基溴/碘化物为单体成功合成三维共轭微孔聚合物后，越来越多的科学家致力于该领域的研究，包括首次发现通过改变单体连接子的长度可有效调控共轭微孔聚合物的比表面积、微孔体积及孔径，首次研发出易加工的可溶性共轭微孔聚合物等。目前，共轭微孔聚合物研究主要着眼于利用分子多样性构筑新型共轭微孔材料，并挖掘它们的新结构、新性质及新应用。

然而，已报道的共轭微孔聚合物绝大部分属于绝缘体，难以适用于基于材料导电性的许多领域，如电磁波吸收、能源、微电子器件等。到目前为止，如何高效地赋予共轭微孔聚合物较高的电导率仍是行业内的一大难点，因此，开发出性能优良的导电共轭微孔聚合物具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有导电性的共轭微孔聚合物材料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种导电共轭微孔聚合物，它是由导电聚合物与共轭微孔聚合物组成，其中，导电聚合物分布于共轭微孔聚合物的纳米孔道之中。

进一步的，导电聚合物包括聚吡咯、聚3,4-乙烯二氧噻吩、聚苯胺中任意一种或其混合物。

进一步的，共轭微孔聚合物通过溴代芳烃单体和1,4-苯二硼酸单体在四(三苯基膦)钯催化剂存在下发生偶联反应得到，其中，溴代芳烃单体包括1,3,5-三(4-溴苯基)苯、1,2,4,5-四溴苯、三(4-溴苯基)胺任意一种或其混合物。

本发明所述导电共轭微孔聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将溴代芳烃单体、1,4-苯基二硼酸单体、碳酸钾和四(三苯基膦)钯催化剂溶于溶剂中，在惰性气体保护下，加热至150℃反应48小时，然后反应液冷却至室温，倒入水中过滤收集固体，依次以水、甲醇、四氢呋喃为溶剂用索氏提取器纯化3天，真空干燥得到共轭微孔聚合物；

(2)将共轭微孔聚合物分散于含有导电聚合物单体的二氯甲烷溶液中，蒸发去除溶剂，加入预冷的氯化铁溶液，室温下搅拌2～8小时，产品经过滤、大量水和乙醇洗涤、减压干燥而成。

进一步的，所述步骤(1)中，溴代芳烃单体可以为1,3,5-三(4-溴苯基)苯、1,2,4,5-四溴苯、三(4-溴苯基)胺及其混合物。

优选的，共轭微孔聚合物与导电聚合物单体的质量比为1:1～1:20。

优选的，导电聚合物单体包括吡咯、3,4-乙烯二氧噻吩、苯胺单体中任意一种或其混合物。