基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物，本发明专利技术以三聚氯氰为骨架，与二苯并噻吩聚合生成共轭微孔聚合物，呈现片状结构，为非晶形材料，且具有一定的热稳定性。本发明专利技术提供了具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的制备方法，方法简单易行，有利于实现规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物及其制备方法
本专利技术涉及共轭微孔聚合物
，具体涉及一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物及其制备方法。
技术介绍
随着人类对能源需求的与日俱增，作为清洁能源的天然气和氢气越来越受到人们的关注。同时，实现对化石燃料产生的二氧化碳的分离吸收、对有毒有害气体处理及挥发性有机物有效的检测吸收也至关重要。碳捕获和存储(CCS)已被确定是一种减少二氧化碳人为排放和有毒有害气体处理的有效方法，但这仍然是能源部门面临的最紧迫的挑战。在此情况下，许多新型材料被开发，其中最典型的材料就是共轭有机微孔聚合物(CMP)。该类型材料对气体具有高效的吸收和解吸功能，可以被应用在气体能源存储和废气吸收处理等方面。此外，高比表面积、良好的物理化学稳定性、低骨架密度和大量可用的结构改性方法使CMP成为CCS工艺中最有利用价值的候选材料之一。空气中二氧化碳的捕集涉及CO2与N2的分离过程。物理吸附法因具有耗能低、操作条件温和、性能稳定、再生性强等优点而被认为是一种很有潜力的CO2分离方法，这种吸附依赖于高性能吸附材料的开发。物理吸附法所用到的吸附剂如沸石分子筛或者活性炭等，一般对CO2与N2的分离选择性较低，而一些新型材料如CMP的研究发现大大的拓宽了CO2吸附剂的选择范围。CMP材料的吸附依赖于其孔隙表面性质，而孔隙表面性质决定于主体材料和客体气体分子之间固有的相互作用，是确定材料对气体吸附能力和选择性的关键因素之一。相对于沸石和活性炭等传统的吸附材料而言，CMP材料在比表面积和孔隙率上有很大的优势。当今的能源甚是重要，各种清洁气体能源显示出巨大优势，但是由于常温常压下氢气、甲烷等的储存运输仍面临着巨大挑战，而CMP材料有望为解决这些问题实现突破。按照不同的化学反应构建结构单元，进而发展不同结构和特殊性质的CMPs，成为目前的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物及其制备方法，本专利技术提供的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物呈现片状结构，为非晶形材料，且具有一定的热稳定性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物，以三聚氯氰和二苯并噻吩为单体、按三聚氯氰和二苯并噻吩摩尔比为1：(1.5～1.8)、依次经付克烷基化反应和氧化反应制备得到，具有式I所示结构：式I中，基团的三端连接的基团为基团的两端连接的基团为本专利技术提供了上述技术方案所述基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)在保护气氛中，在氯仿和氯化铝存在的条件下，将三聚氯氰和二苯并噻吩进行付克烷基化反应，得到共轭微孔聚合物前驱体；其中，所述三聚氯氰和二苯并噻吩的摩尔比为1：(1.5～1.8)；(2)将所述步骤(1)中共轭微孔聚合物前驱体与过氧化氢水溶液和乙酸混合，在保护气氛中进行氧化反应，得到具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物。优选地，所述步骤(1)中三聚氯氰、氯仿和氯化铝的用量配比为4mmol：(50～70)mL：(0.8～1.2)g。优选地，所述步骤(1)中付克烷基化反应的温度为55～65℃，时间为70～75h。优选地，所述步骤(1)具体为：将三聚氯氰、部分氯仿与氯化铝混合，得到第一混合物料；将二苯并噻吩与剩余氯仿混合，得到第二混合物料；在保护气氛中，将所述第一混合物料加热至55～65℃，然后加入所述第二混合物料，保温进行付克烷基化反应70～75h。优选地，所述步骤(1)中付克烷基化反应后还包括：将付克烷基化反应完成后所得体系冷却后进行固液分离，采用甲醇对所得固体物料进行洗涤，干燥，得到第一纯化产物；将所述第一纯化产物浸泡于盐酸中，在搅拌条件下处理1.5～2.5h，将所得体系进行固液分离，采用水对所得固体物料进行洗涤，干燥，得到第二纯化产物；采用二氯甲烷对所述第二纯化产物进行索式提取，将所得物料浸泡于丙酮中，在搅拌条件下处理1.5～2.5h，将所得体系进行固液分离，将所得固体物料进行干燥，得到共轭微孔聚合物前驱体。优选地，所述步骤(2)中过氧化氢水溶液的质量浓度为28～30％；所述共轭微孔聚合物前驱体、过氧化氢水溶液和乙酸的用量配比为1g：(8～12)mL：(35～45)mL。优选地，所述步骤(2)中氧化反应的温度为110～130℃，时间为10～15h。优选地，所述步骤(2)中氧化反应后还包括：将氧化反应后所得体系冷却后进行固液分离，将所得固体物料进行干燥后浸泡于乙醇中，在搅拌条件下处理1.5～2.5h，将所得体系进行固液分离，将所得固体物料进行干燥，得到具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物。本专利技术提供了一种具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物，本专利技术以三聚氯氰为骨架，与二苯并噻吩聚合生成共轭微孔聚合物，呈现片状结构，为非晶形材料，且具有一定的热稳定性。本专利技术提供了具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的制备方法，方法简单易行，有利于实现规模化生产。附图说明图1为二苯并噻吩的红外光谱图；图2为三聚氯氰的红外光谱图；图3为共轭微孔聚合物前驱体的红外光谱图；图4为具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的红外光谱图；图5为共轭微孔聚合物前驱体和具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的紫外光谱图；图6为具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的热重分析图；图7为具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的XRD扫描分析图；图8为具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的扫描电镜分析图。具体实施方式本专利技术提供了一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物，以三聚氯氰和二苯并噻吩为单体、按三聚氯氰和二苯并噻吩摩尔比为1：(1.5～1.8)、依次经付克烷基化反应和氧化反应制备得到，具有式I所示结构：式I中，基团的三端连接的基团为基团的两端连接的基团为本专利技术提供了上述技术方案所述基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)在保护气氛中，在氯仿和氯化铝存在的条件下，将三聚氯氰和二苯并噻吩进行付克烷基化反应，得到共轭微孔聚合物前驱体；其中，所述三聚氯氰和二苯并噻吩的摩尔比为1：(1.5～1.8)；(2)将所述步骤(1)中共轭微孔聚合物前驱体与过氧化氢水溶液和乙酸混合，在保护气氛中进行氧化反应，得到具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物。本专利技术在保护气氛中，在氯仿和氯化铝存在的条件下，将三聚氯氰和二苯并噻吩进行付克烷基化反应，得到共轭微孔聚合物前驱体；其中，所述三聚氯氰和二苯并噻吩的摩尔比优选为1：(1.5～1.8)。在本专利技术中，所述三聚氯氰、氯仿和氯化铝的用量配比优选为4mmol：(50～70)mL：(0.8～1.2)g，更优选为4mmol：(55～65)mL：1g。在本专利技术中，所述氯化铝优选为无水氯化铝；所述无水氯化铝是作为催化剂催化三聚氯氰和二苯并噻吩进行付克烷基化反应。本专利技术对于所述无水氯化铝的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本专利技术中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物，以三聚氯氰和二苯并噻吩为单体、按三聚氯氰和二苯并噻吩摩尔比为1：(1.5～1.8)、依次经付克烷基化反应和氧化反应制备得到，具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物，以三聚氯氰和二苯并噻吩为单体、按三聚氯氰和二苯并噻吩摩尔比为1：(1.5～1.8)、依次经付克烷基化反应和氧化反应制备得到，具有式I所示结构：式I中，基团的三端连接的基团为基团的两端连接的基团为2.权利要求1所述基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)在保护气氛中，在氯仿和氯化铝存在的条件下，将三聚氯氰和二苯并噻吩进行付克烷基化反应，得到共轭微孔聚合物前驱体；其中，所述三聚氯氰和二苯并噻吩的摩尔比为1：(1.5～1.8)；(2)将所述步骤(1)中共轭微孔聚合物前驱体与过氧化氢水溶液和乙酸混合，在保护气氛中进行氧化反应，得到具有式I所示结构的基于三聚氯氰和二苯并噻吩的共轭微孔聚合物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中三聚氯氰、氯仿和氯化铝的用量配比为4mmol：(50～70)mL：(0.8～1.2)g。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中付克烷基化反应的温度为55～65℃，时间为70～75h。5.根据权利要求2～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：将三聚氯氰、部分氯仿与氯化铝混合，得到第一混合物料；将二苯并噻吩与剩余氯仿混合，得到第二混合物料；在保护气氛中，将所述第一混合物料加热至55～65℃，然后加入所述第二混...

【专利技术属性】
技术研发人员：任世斌，李恒德，李培贤，韩得满，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33