[发明专利]一种超支化离子多孔有机聚合物材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种超支化离子多孔有机聚合物材料，其特征在于，所述超支化离子多孔有机聚合物材料由超支化离子单体A和非离子型交联剂B共聚得到；

所述超支化离子单体A由芳香环单元、阳离子M⁺和阴离子N^-三部分组成，结构如下式(1)～(4)所示：

其中，R1为苯环、三苯基甲烷、三苯基苯、三苯基三嗪中的一种，R2为苯环、联苯中的一种；

所述阳离子M⁺为咪唑阳离子、季铵阳离子、季膦阳离子中的一种，结构分别如下式(a)～(c)所示：

其中，P₁为含烯基的碳链，为乙烯基、苯乙烯基、丙烯酰胺基中的一种；P₂～P₄分别独立选自氢、烷基、芳基中的一种；

所述阴离子N^-为卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、六氟硅酸根离子、草酸根离子、羧酸根离子、磷酸根离子、碳酸根离子、苯酚类阴离子、苯甲酸类根离子中的一种；

所述非离子型交联剂B的结构如下式(A)～(E)所示：

其中，R3～R6分别独立选自H、F、氨基、羧基中的一种。

2.根据权利要求1所述的超支化离子多孔有机聚合物材料，其特征在于，所述材料的孔径分布在0.3～6nm，所述材料的微孔比表面积为150～1000m²/g，所述材料的离子含量为2.5～5mmol/g。

3.根据权利要求1～2任一权利要求所述的超支化离子多孔有机聚合物材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1)将超支化离子单体A、非离子型交联剂B、引发剂溶解于致孔剂中，60～100℃下进行聚合反应，搅拌12～24小时，过滤得到固体沉淀物；

所述超支化离子单体A与非离子型交联剂B的摩尔比为1:5～40:1；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰中的一种；所述致孔剂为甲醇、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、乙腈、甲苯、四氢呋喃中的一种或几种有机物与水的混合溶液；

2)洗涤所得固体沉淀物，除去未反应原料，然后50～150℃下真空干燥6～24小时，得到所述超支化离子多孔有机聚合物材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中：

所述超支化离子单体A与非离子型交联剂B的摩尔比为1：3～10：1；

所述聚合反应的温度为80～100℃，所述搅拌的时间为18～24小时；

所述致孔剂为乙醇、乙腈、乙酸乙酯中的一种有机物与水的混合溶液，所述有机物与水的体积比为1:2～100:2。

5.根据权利要求1～2任一权利要求所述的超支化离子多孔有机聚合物材料在选择性捕获乙炔中的应用。

6.一种选择性吸附捕获乙炔的方法，其特征在于，以权利要求1～2任一权利要求所述的超支化离子多孔有机聚合物材料为吸附剂，将吸附剂与含有乙炔的混合气接触，选择性吸附所述混合气中的乙炔，实现乙炔的分离；

所述混合气为含乙炔/乙烯的混合气或乙炔/二氧化碳的混合气。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述吸附剂与混合气的接触方式为固定床吸附、流化床吸附、移动床吸附中的任意一种。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述选择性吸附的温度为-5～50℃，所述混合气的总压为0.1～3.0MPa，所述混合气中乙炔的含量为50ppm到70vol％之间；

所述方法还包括选择性吸附捕获乙炔前，所述吸附剂的活化，所述活化的条件为：在70～100℃下，用惰性气体吹扫12～24h；

所述方法还包括选择性吸附捕获乙炔后，将吸附有乙炔的所述超支化离子多孔有机聚合物材料脱附解吸得到乙炔，同时实现超支化离子多孔有机聚合物材料的再生；所述脱附解吸的压力为0～100kPa，所述脱附解吸的温度为20～150℃。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合气中还含有甲烷、氮气、氧气、乙烷、丙炔、丙二烯、丙烯、丙烷中的一种或多种。