[发明专利]一种高储氢性能的超交联微孔聚合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高储氢性能的超交联微孔聚合物的制备方法。本方法采用傅克聚合，将二乙烯苯、含氮/氧芳香基单体、催化剂依次加入到含有溶剂的不锈钢反应釜的聚四氟乙烯内衬中，混匀，密封；于水浴中升温聚合，反应温度控制在25℃～90℃，反应时间4～48小时，所得产物经溶剂洗涤、浸泡、过滤、洗涤、干燥，得到超交联微孔聚合物。本发明所得材料的平均孔径主要分布在1.0~10 nm之间，比表面积在100~930 m²/g之间可控，在常压下的氢气吸附量最高为2.19 wt%。本发明制备原料易得，制备过程简单，储氢性能高。

技术领域

本发明涉及一种具有高储氢能力的超交联微孔聚合物的制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

如今，随着科技和工业快速发展，能源短缺和环境污染已成为两个突出的全球性问题。超过80%的能源消耗来自于不可再生的化石燃料资源（如煤、石油、天然气），这不可避免地加速了资源的枯竭，导致了严重的环境退化。因此开发对氢气等清洁能源有更好的分离、吸附及存储能力的材料是解决能源和环境问题的关键。

有机多孔聚合物（POPs）拥有比表面积大、可修饰性强、制备方法多样以及高化学物理稳定性等良好的性能，在气体吸附、催化剂载体、环境分析和药物释放等领域均展现出了极大的潜力。根据材料的结构特点，POPs往往被分成四类：共轭微孔聚合物（ConjugatedMicroporous Polymers, CMPs）、超交联聚合物（Hypercrosslinked Polymers, HCPs）、自具微孔聚合物（Polymers of Intrinsic Microporosity, PIMs）和共价有机骨架聚合物（Covalent Organic Frameworks, COFs）（Bingna Zheng et al., Emerging functionalporous polymeric and carbonaceous materials for environmental treatment andenergy storage. Advanced Functional Materials. 2019, 1907006）。其中，HCPs在维持自身高比表面积、可修饰性以及良好热稳定性的同时，还具有单体来源广泛、合成条件简单等独特的优势，是首例实现工业化生产的微孔有机材料，展现出了极大的工业潜力（谭良骁, 谭必恩. 超交联微孔聚合物研究进展化学学报. 2015, 73, 530-540）。