一种磺酸盐多孔芳香骨架材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种磺酸盐多孔芳香骨架材料及其应用，属于多孔有机骨架材料技术领域。本发明专利技术提供的磺酸盐多孔芳香骨架材料的制备方法，包括以下步骤：在保护气氛下，将有机单体、镍催化剂、催化剂稳定剂和无水溶剂混合，进行乌尔曼反应，得到多孔芳香骨架材料；所述有机单体包括四溴四苯甲烷或1,3,5‑三溴苯；将所述多孔芳香骨架材料、磺化试剂和溶剂混合，进行磺化反应，得到磺酸基多孔芳香骨架材料；将所述磺酸基多孔芳香骨架材料、有机金属盐和腈类溶剂混合，进行离子交换反应，得到磺酸盐多孔芳香骨架材料；所述有机金属盐中的金属离子包括Ag

【技术实现步骤摘要】
一种磺酸盐多孔芳香骨架材料及其应用
本专利技术涉及多孔有机骨架材料
，具体涉及一种磺酸盐多孔芳香骨架材料及其应用。
技术介绍
石油化工是推动世界经济发展的支柱产业之一，目前约有75％的石油化工产品由乙烯生产，主要石油化工产品有聚乙烯、环氧乙烷、乙二醇和乙苯等，因而乙烯是石油化工的龙头产品，俗称“石油化工之母”。生产乙烯的技术主要是通过石蜡油和短链烷烃的裂解反应，这种技术生产的乙烯产品中往往混杂很多副产物(如C2H6)，需要进一步纯化。目前，工业上分离乙烯和乙烷的比较成熟方法有低温精馏法、吸附分离法和膜分离法。其中，吸附分离选择性高、工艺简单、成本低受到广大研究学者的青睐。多孔芳香骨架材料(PAFs)具有比表面大、孔径可调、结构多样化等优点，在气体的吸附分离领域受到广泛关注。然而单纯的多孔芳香骨架材料对于乙烯的选择性吸附性能较差，通过对其进行功能化(引入金属离子)能够提高PAFs对乙烯的选择性。由于现有的多孔芳香骨架材料具有共价键连接形成的稳定结构本质，使其难以被功能化。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种磺酸盐多孔芳香骨架材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的制备方法，工艺简单；而且制备的磺酸盐多孔芳香骨架材料对乙烯的吸附选择性高。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磺酸盐多孔芳香骨架材料的制备方法，包括以下步骤：在保护气氛下，将有机单体、镍催化剂、催化剂稳定剂和无水溶剂混合，进行乌尔曼反应，得到多孔芳香骨架材料；所述有机单体包括四溴四苯甲烷或1,3,5-三溴苯；所述多孔芳香骨架材料的比表面积为1000～5600m2/g；将所述多孔芳香骨架材料、磺化试剂和溶剂混合，进行磺化反应，得到磺酸基多孔芳香骨架材料；将所述磺酸基多孔芳香骨架材料、有机金属盐和腈类溶剂混合，进行离子交换反应，得到磺酸盐多孔芳香骨架材料；所述有机金属盐中的金属离子包括Ag+或Cu+。优选的，所述镍催化剂包括1,5-环辛二烯镍、四(三苯基磷)镍和二(三苯基磷)溴化镍中的一种或几种；所述催化剂稳定剂包括2,2'-联吡啶和1,5-环辛二烯。优选的，所述有机单体、镍催化剂和催化剂稳定剂的摩尔比为1:(3.5～18):(3.5～18)。优选的，所述乌尔曼反应的温度为80～140℃，时间为24～72h。优选的，所述磺化试剂包括氯磺酸、发烟硫酸或浓硫酸；所述多孔芳香骨架材料和磺化试剂的质量比为1:(15～20)。优选的，所述磺化反应的温度为10～40℃，时间为12～72h。优选的，所述有机金属盐包括四氟硼酸银或四氟硼酸四乙腈铜；所述磺酸基多孔芳香骨架材料和有机金属盐的质量比为1:(8～12)。优选的，所述离子交换反应的温度为10～40℃，时间为72～144h。本专利技术提供的上述技术方案所述制备方法制备的磺酸盐多孔芳香骨架材料，磺酸盐中的金属离子包括Ag+或Cu+。本专利技术还提供了所述磺酸盐多孔芳香骨架材料作为乙烯的选择性吸附分离剂的应用。本专利技术提供了一种磺酸盐多孔芳香骨架材料的制备方法，包括以下步骤：在保护气氛下，将有机单体、镍催化剂、催化剂稳定剂和无水溶剂混合，进行乌尔曼反应，得到多孔芳香骨架材料；所述有机单体包括四溴四苯甲烷或1,3,5-三溴苯；所述多孔芳香骨架材料的比表面积为1000～5600m2/g；将所述多孔芳香骨架材料、磺化试剂和溶剂混合，进行磺化反应，得到磺酸基多孔芳香骨架材料；将所述磺酸基多孔芳香骨架材料、有机金属盐和腈类溶剂混合，进行离子交换反应，得到磺酸盐多孔芳香骨架材料；所述有机金属盐中的金属离子包括Ag+或Cu+。本专利技术首先制备得到多孔芳香骨架材料，制备的多孔芳香骨架材料比表面积大，其结构上有功能位点，通过对多孔芳香骨架材料进行磺化后易引入金属离子(Cu+或Ag+)对其进行修饰，而引入的Cu+和Ag+都具有(n-1)d10ns0电子结构，s空轨道可以接受乙烯分子中的π电子，d轨道又可以将多余的电子反馈给乙烯的π*轨道从而形成π络合物，通过σ-π的协同作用增强了磺酸盐多孔芳香骨架材料对乙烯的吸附作用，对乙烯的选择性吸附性高。如本专利技术实施例结果所示，本专利技术提供的磺酸盐多孔芳香骨架材料对乙烯的吸附容量高达97.76cm3/g，对乙烯的吸收热高达73.02kJ/mol，对乙烯-乙烷的分离系数高达16.8。附图说明图1为实施例1制备的PAF-1的碳谱核磁图；图2为实施例1制备的PAF-1、PAF-1-SO3H和PAF-1-SO3Cu的红外光谱图；图3为实施例1制备的PAF-1、PAF-1-SO3H和PAF-1-SO3Cu的热重曲线图；图4为实施例1制备的PAF-1、PAF-1-SO3H和PAF-1-SO3Cu以及实施例2制备的PAF-1-SO3Ag对氮气的吸附曲线图；图5为实施例1制备的PAF-1、PAF-1-SO3H和PAF-1-SO3Cu以及实施例2制备的PAF-1-SO3Ag对乙烷的吸附曲线图；图6为实施例1制备的PAF-1、PAF-1-SO3H和PAF-1-SO3Cu以及实施例2制备的PAF-1-SO3Ag对乙烯的吸附曲线图；图7为实施例1制备的PAF-1、PAF-1-SO3H和PAF-1-SO3Cu以及实施例2制备的PAF-1-SO3Ag对乙烯的吸附热量图；图8为实施例1制备的PAF-1、PAF-1-SO3H和PAF-1-SO3Cu以及实施例2制备的PAF-1-SO3Ag对乙烯-乙烷混合体系中乙烯的选择性吸附图；图9为实施例3制备的PAF-67的碳谱核磁图；图10为实施例3制备的PAF-67、PAF-67-SO3H和PAF-67-SO3Cu的红外光谱图；图11为实施例3制备的PAF-67、PAF-67-SO3H和PAF-67-SO3Cu的热重曲线图；图12为实施例3制备的PAF-67、PAF-67-SO3H和PAF-67-SO3Cu以及实施例4制备的PAF-67-SO3Ag对氮气的吸附曲线图；图13为实施例3制备的PAF-67、PAF-67-SO3H和PAF-67-SO3Cu以及实施例4制备的PAF-67-SO3Ag对乙烷的吸附曲线图；图14为实施例3制备的PAF-67、PAF-67-SO3H和PAF-67-SO3Cu以及实施例4制备的PAF-67-SO3Ag对乙烯的吸附曲线图；图15为实施例3制备的PAF-67、PAF-67-SO3H和PAF-67-SO3Cu以及实施例4制备的PAF-67-SO3Ag对乙烯的吸附热量图；图16为实施例3制备的PAF-67、PAF-67-SO3H和PAF-67-SO3Cu以及实施例4制备的PAF-67-SO3Ag对乙烯-乙烷混合体系中乙烯的选择性吸附图。具体实施方式本专利技术提供了一种磺酸盐多孔芳香骨架材料的制备方法，包括以下步骤：在保护气氛下，将有机单体、镍催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磺酸盐多孔芳香骨架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在保护气氛下，将有机单体、镍催化剂、催化剂稳定剂和无水溶剂混合，进行乌尔曼反应，得到多孔芳香骨架材料；所述有机单体包括四溴四苯甲烷或1,3,5-三溴苯；所述多孔芳香骨架材料的比表面积为1000～5600m

【技术特征摘要】
1.一种磺酸盐多孔芳香骨架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在保护气氛下，将有机单体、镍催化剂、催化剂稳定剂和无水溶剂混合，进行乌尔曼反应，得到多孔芳香骨架材料；所述有机单体包括四溴四苯甲烷或1,3,5-三溴苯；所述多孔芳香骨架材料的比表面积为1000～5600m2/g；
将所述多孔芳香骨架材料、磺化试剂和溶剂混合，进行磺化反应，得到磺酸基多孔芳香骨架材料；
将所述磺酸基多孔芳香骨架材料、有机金属盐和腈类溶剂混合，进行离子交换反应，得到磺酸盐多孔芳香骨架材料；所述有机金属盐中的金属离子包括Ag+或Cu+。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍催化剂包括1,5-环辛二烯镍、四(三苯基磷)镍和二(三苯基磷)溴化镍中的一种或几种；
所述催化剂稳定剂包括2,2'-联吡啶和1,5-环辛二烯。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机单体、镍催化剂和催化剂稳定剂的摩尔比为1:(3.5～18):(3.5～18)。


4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹小勤，张盼盼，杨柳，朱广山，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22