[发明专利]一种功能性有机多孔聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种功能性有机多孔聚合物及其制备方法与应用。本发明的制备方法，是以至少二卤代的芳香化合物、至少含有两个端炔基的芳香化合物和异氰化合物为原料，在催化剂和酸吸收剂的条件下，在有机溶剂中一锅法制备得到功能性有机多孔聚合物。本发明中功能性有机多孔聚合物的制备方法简单、快速，能够一步合成得到产品，简化了实验步骤，提高了效率。本发明的功能性有机多孔聚合物具有优异的多孔性能和较高的碘吸附量，比不含有亚胺单元的有机多孔聚合物具有更高的碘吸附性能，有望作为碘吸附材料用于去除核工业废料中的放射性碘。

技术领域

本发明涉及一种功能性有机多孔聚合物及其制备方法与应用，属于有机高分子材料技术领域。

背景技术

有机多孔聚合物是一类新型的多孔材料，通过共价键连接而成，因其具有合成方法多样化、结构可调控、表面可修饰、稳定性好等优势而备受研究者的关注，在气体吸附、气体分离、传感器、催化、水处理等领域具有广泛的应用前景。有机多孔材料的功能性与应用领域密切相关。例如，共轭结构在共价多孔骨架中的引入，除了能够使材料在气体储存分离、吸附等传统领域发挥应用外，还能在光学器件、化学传感器、光催化、半导体等领域发挥巨大的应用价值。

为了获得功能性有机多孔聚合物，目前主要有两种合成方法。一是选择功能性单体，通过自聚或共聚反应获得功能性；二是在有机多孔聚合物的基础上，通过后修饰的方法获得功能性。但是，前者需要合成具有特殊结构的功能性单体，合成步骤繁琐；后者需要有机多孔聚合物中含有可修饰、具有反应活性的基团，并且后修饰由于是非均相反应，通常无法获得完全的功能性多孔聚合物。与此同时，目前大多数的有机多孔材料由单个单体或两个单体反应生成，合成的材料结构和功能单一，想要得到结构复杂和多功能的材料，可能需要两步或多步反应，反应周期长且反应步骤复杂，还需要中间体的分离，不利于修饰和调控。随着人们对多孔聚合物性能的要求越来越广泛，设计简单高效的合成路线，构筑稳定的结构，实现材料的多功能性，是研究者的共同目标。

多组分反应是指利用三种或三种以上的底物，经过“一锅煮”的方式生成一个最终产物的合成方法。多组分反应可以通过设计底物的结构来实现产物结构的多样性和复杂性，是一种构建一些结构特殊的化合物的有效方法。多组分反应中的多步反应可以从相对简易的原料出发，不经中间体的分离，直接获得结构复杂的分子。与传统的反应方式相比，多组分反应在经济上和环境友好上具有明显优势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种功能性有机多孔聚合物及其制备方法与应用，以三种单体为原料，通过多组分反应合成功能性有机多孔聚合物，并通过改变单体的种类来实现多孔材料功能的多样性。本发明将多组分反应与有机多孔材料相结合，利用多组分反应合成功能性有机多孔聚合物，在保有多孔材料自身优势的同时，赋予材料功能性，为有机多孔材料的调控和修饰提供了新的思路和方法。本发明所得的功能性有机多孔聚合物合成步骤简单，操作方便，热稳定性好，应用广泛。

本发明的技术方案如下：

一种功能性有机多孔聚合物的制备方法，以至少二卤代的芳香化合物、至少含有两个端炔基的芳香化合物、异氰化合物为原料，在催化剂和酸吸收剂的条件下，在有机溶剂中一锅法制备得到功能性有机多孔聚合物。

根据本发明优选的，所述至少二卤代的芳香化合物的结构式如式(Ⅰ)：

其中，式(I)所示结构中：X选自氯、溴或碘；n≥2；R₁选自具有刚性结构的芳香单元，优选为苯、联苯、三苯基甲烷、四(4-溴苯基)甲烷、四苯基甲烷、四苯基硅烷、四苯基锗烷、四苯基乙烯、螺二芴、芘、三苯胺、三苯基膦、三苯基苯、三聚氰、1,3,5-三嗪、苯三醇、5,10,15,20-四苯基-21,22-二氢卟啉、双(三苯基甲基)苯中的一种。