一种有机多孔聚合物材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机多孔聚合物材料及其制备方法。具体是一种基于9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体与连接基团芳基双硼酸酯单体偶联得到的聚合物及其制备方法。该方法采用的偶联反应为Suzuki反应，在惰性气体环境中，甲苯为溶剂，碳酸钾水溶液，四(三苯基膦)钯催化剂存在下，含溴单体与芳基双硼酸酯单体交叉偶联，构建空间网络型聚合物。本发明专利技术涉及合成的有机多孔聚合物材料具有一定的BET比表面积，且热稳定性高，可用于气体存储、分子分离、非均相催化等方面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于共轭聚合物合成
，更具体地，涉及一种有机多孔聚合物材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，多孔材料的研究成为人们关注的热点，有机多孔聚合物由于拥有大比表面积、高化学稳定性、低骨架密度等特性，及其在气体存储、吸附、分离和非均相催化等方面的潜在应用，而引起了化学工作者的极大兴趣。有机多孔聚合物相对无机多孔材料，其特点为其结构全部由轻元素组成，对空气、有机溶剂稳定，且孔隙可调。它们可以通过改变构造分子的官能团和链长以及不同的合成方法来调节有机多孔聚合物的孔径和比表面积大小。通过Suzuki交叉偶联反应来构建有机多孔聚合物是一种常用的手段，传统的构造基元是芳基溴和芳基硼酸或硼酸酯，得到的聚合物为芳基与芳基相连的空间网络结构。此类有机多孔聚合物被人们大量研究，而很少有人利用乙烯基溴与芳基硼酸或硼酸酯的Suzuki交叉偶联反应来构建有机多孔聚合物，这一方法可以构建一类结构新颖的有机多孔聚合物，此类聚合物同样具有大比表面积、高化学稳定性、低骨架密度等特性，及气体存储、吸附、分离和非均相催化等方面的潜在应用。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种有机多孔聚合物材料及其制备方法，合成的有机多孔聚合物材料具有一定的BET比表面积，且热稳定性高，可用于气体存储、分子分离、非均相催化等方面。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种有机多孔聚合>物材料，其特征在于，结构式为：其中，n为正整数，Ar为芳香基团。优选地，Ar为按照本专利技术的另一方面，提供了一种有机多孔聚合物材料的制备方法，其特征在于，以9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体和芳基双频哪醇硼酸酯单体为原料，以四(三苯基膦)钯为催化剂，采用Suzuki交叉偶联反应得到所述有机多孔聚合物材料。优选地，Suzuki交叉偶联反应的温度为90～120℃。优选地，Suzuki交叉偶联反应的反应时间为48～120小时。优选地，9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体、芳基双频哪醇硼酸酯单体和四(三苯基膦)钯的摩尔比为1:2:0.02～0.05。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术涉及合成的新型有机多孔聚合物是基于四芳基乙烯单元的，其具有合成简单，结构新颖，高热稳定性，高BET比表面积及孔隙可调等特性。专利技术的有机多孔聚合物能通过改变含芳基单体的结构尺寸来实现对其比表面积和孔隙调节。本专利技术能极大地丰富有机多孔聚合物材料的种类，并在气体存储、吸附、分离和非均相催化等方面具有潜在应用价值。附图说明图1是本专利技术实施例的9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体的合成路线示意图；图2(a)是本专利技术实施例的1,4-双苯硼酸频哪醇酯单体的合成路线示意图；图2(b)是本专利技术实施例的4,4’-联苯双硼酸频哪醇酯单体的合成路线示意图；图3(a)是本专利技术实施例的聚合物P1的合成路线示意图；图3(b)是本专利技术实施例的聚合物P2的合成路线示意图；图4是本专利技术实施例制得的聚合物的氮气等温吸脱附曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术的有机多孔聚合物材料为基于9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体与连接基团芳基双硼酸酯单体交叉偶联形成的具有空间网状结构的聚合物。其偶联方式为同一乙烯基碳通过芳基连接另一单元的乙烯基碳，该聚合物结构式为：其中，n为正整数，Ar可以为各种芳香基团，具体地，Ar为上述有机多孔聚合物材料通过如下方法制备：以9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体和芳基双频哪醇硼酸酯单体为原料，以四(三苯基膦)钯为催化剂，采用Suzuki交叉偶联反应得到该聚合物。具体地，Suzuki交叉偶联反应的温度为90～120℃，反应时间为48～120小时，9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体、芳基双频哪醇硼酸酯单体和四(三苯基膦)钯的摩尔比为1:2:0.02～0.05。制得的有机多孔聚合物材料的孔径大小为0.5～5nm，BET比表面积为300～1000cm2/m。为使本领域技术人员更好地理解本专利技术，下面结合具体实施例对本发明的有机多孔聚合物材料的制备方法进行详细说明。应当指出，本专利技术实施例中所用的原料可以市场购得，或可通过本领域已知成熟的方法获得。实施例1(1)合成9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体合成路线示意图如图1所示。蒽醌(2.08g，10mmol)，四溴化碳(6.63g，20mmol)，三苯基膦(10.49g，40mmol)加入到甲苯中，140℃回流3天。反应结束后，趁热过滤，滤液减压旋除甲苯，用柱层析方式分离纯化得到白色固体(4.3g，83％)。(2)合成连接分子1,4-双苯硼酸频哪醇酯合成路线示意图如图2(a)所示。将对二溴苯(1.89g，8.0mmol)，双(频哪醇合)二硼(5.08g，20mmol)，无水醋酸钾(2.35g，24mmol)及1,1'-双二苯基膦二茂铁二氯化钯(0.59g，0.8mmol)加入到50mL无水二氧六环，抽排空气数次，氮气保护，90℃回流过夜。反应结束后，冷却至室温，二氯甲烷萃取，水洗数次，收集有机相，无水硫酸钠干燥。采用柱层析方式分离纯化得到白色固体(2.14g，81％)。(3)合成聚合物P1合成路线示意图如图3(a)所示。将9,10-双(二溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽(1.0mmol，0.52g)单体，1,4-双苯硼酸频哪醇酯(2.0mmol，0.66g)单体，碳酸钾水溶液(1M，5mL)及相转移催化剂加入到15ml甲苯中，抽排空气数次，加入四(三苯基膦)钯催化剂，氮气保护下，90℃反应72小时。反应结束后，冷却至室温，减压抽滤，分别用水、乙醇、丙酮、四氢呋喃和二氯甲烷洗涤，收集固体。再分别用水、甲醇、四氢呋喃和二氯甲烷索氏抽提12小时，收集固体粉末，100℃真空干燥24小时，得到棕褐色固体P1(0.325g)。实施例2(1)同实施例1。(2)合成连接分子4,4‘-联苯双硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机多孔聚合物材料，其特征在于，结构式为：其中，n为正整数，Ar为芳香基团。

【技术特征摘要】
1.一种有机多孔聚合物材料，其特征在于，结构式为：
其中，n为正整数，Ar为芳香基团。
2.如权利要求1所述的有机多孔聚合物材料，其特征在于，Ar为3.一种有机多孔聚合物材料的制备方法，其特征在于，以9,10-双(二
溴代亚甲基)-9,10-二氢化蒽单体和芳基双频哪醇硼酸酯单体为原料，以四
(三苯基膦)钯为催化剂，采用Suzuki交叉偶联反应得到所述有机多孔聚
合物材料。
4.如权利要求3所述的有机多孔聚合物材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明强，陈涛，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42