[发明专利]一种二炔类共轭微孔聚合物、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种二炔类共轭微孔聚合物、制备方法及其应用，属于共轭微孔聚合物材料领域。所述制备方法包括：将一种或多种含有多元卤代炔基的芳香族化合物作为单体，将该单体分散于有机溶剂中，加入含碘化合物作为催化剂，进行单体自聚反应，反应完成后得到所述二炔类共轭微孔聚合物。本发明采用无过渡金属催化的方式在温和的条件下制备二炔类共轭微孔聚合物，得到的聚合物具有高比表面积和高吸附容量。本发明解决了残余贵金属或稀有金属催化剂会影响CMPs本征性质以及生产成本昂贵的技术问题。

技术领域

本发明属于共轭微孔聚合物材料领域，更具体地，涉及一种二炔类共轭微孔聚合物、制备方法及其应用。

背景技术

自1977年导电性的聚乙烯发现以来，大量的共轭聚合物(CPs)被合成且广泛应用。其中一类共轭聚合物具有特殊的微孔结构，被称为共轭微孔聚合物(CMPs)。其孔径一般小于2nm，与传统的有机多孔聚合物相比，对于CMPs的研究，广大研究者更加关注它们的高比表面积和共轭大π体系以及应用前景。与常见的有机多孔材料相比，CMP具有以下独特性质:1)通过选取不同的目标单体其比表面积和孔径可调；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，合成方法多样；5)共轭体系与微孔结构有机结合在一起。Cooper等的研究证实CMPs的比表面积和微孔大小可通过单体结构变换进行精确的调节。由于CMPs具有以上多种性质，使得其在吸附、分离、催化、气体储存方面存在着广泛的应用前景。2007年Cooper等报道了第一例共轭微孔聚合物的合成，其比表面积高达834m²/g,由于其独特的性能及潜在应用前景，这类共轭微孔材料引起了广泛关注和研究。特别地，二炔基共轭微孔聚合物由于其优异的电子通道和强的络合效应引起了广大研究者的兴趣，自从其被Cooper在2008年第一次合成报道以来，此类聚合物被广泛的研究。2010年Deng课题组在二炔基共轭微孔聚合物应用方面取得了长足进展，通过进行Li的掺杂其储氢量在1bar，77K下高达6.1％，为当时条件下之最。2017年徐等证明了二炔基共轭微孔聚合物在光催化全解水的应用中展现了巨大的潜力。2019年Ma课题组再一次合成二炔基共轭微孔聚合物，比表面积达1080m²/g，用于后修饰进行重金属放射性物质吸附，达到了快的吸附动力学效果和高的吸附容量。

但是目前对于CMPs的研究尚未成熟，并且面临着许多问题，如少量残余的贵或稀有金属催化剂会影响CMPs本征性质和生产成本昂贵问题，这就带来了一个“卡脖子”问题-难以进行实际大规模生产等。如今，CMPs的合成与应用已经成为研究领域的焦点，其微孔大小、比表面积、共轭程度等在不同的CMPs中变化非常显著，但是进一步研究开发新型无过度金属催化条件下大规模合成基于高比表面积共轭微孔聚合物是广大科研工作者亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种二炔类共轭微孔聚合物、制备方法及其应用，其目的在于采用无过渡金属催化的方式和温和的条件下制备共轭微孔聚合物，由此解决残余的贵或稀有金属催化剂会影响CMPs本征性质和生产成本昂贵的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种二炔类共轭微孔聚合物的制备方法，所述方法包括：将一种或多种含有多元卤代炔基的芳香族化合物作为单体，将该单体分散于有机溶剂中，加入含碘化合物作为催化剂，进行单体自缩聚反应，反应完成后得到所述二炔类共轭微孔聚合物。此处，多元卤代炔基是指二元及二元以上卤代炔基。