一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于化学及新材料技术领域，具体涉及一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料及其制备方法和应用。本发明专利技术以1,3,5‑三乙炔苯作为构筑基元，与不同的溴代含苯环化合物通过Sonogashira偶联反应合成了亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNUs，该类材料的接触角均大于150°。通过简单的浸泡方式可将上述材料成功负载在涤纶布上，制备得到的亲油超疏水涤纶布可用于油/水混合物或者有机溶剂/水混合物的有效分离。本发明专利技术提供的一类亲油超疏水多孔芳香骨架材料的合成方法，工艺简单，疏水效果显著；制备得到的亲油超疏水涤纶布在苛刻条件如强酸、强碱或是高温条件下均能保持其优异的疏水性能，在油/水分离领域具有很好的应用前景。

A kind of hydrophobic porous aromatic skeleton material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料及其制备方法和应用
本专利技术属于化学及新材料
，具体涉及一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料的制备方法。
技术介绍
随着工业化发展，工业化学品和石油的泄漏，对环境，尤其是水生生态系统造成了严重破坏，因此如何将石油或有机溶剂与水进行高效分离成为科学家们急需解决的问题。目前常用的分离技术如原位燃烧、吸收、膜过滤和化学处理等方法已广泛应用于清理油污水或者工业废水。其中，吸收法是最经济和生态友好的，因为吸附没有二次污染产生，并且对油/水混合物有很好的分离效果。目前，人们已经发现并合成出许多可用于油/水分离的材料：天然材料，如棉花、木屑等可用于吸附，但是它们的选择性较差，吸收率低，可回收性差；人工合成的材料，如无机纳米片、微孔凝胶、纤维素材料等，这些材料在油/水分离中具有较好的选择性和分离效率，但存在着工艺要求高、成本高、通用性低等缺点。因此，制备具有特殊润湿性、操作简便、成本低廉的亲油疏水材料在分离技术中受到越来越多的关注。多孔芳香骨架材料作为一种新兴的多孔有机聚合物，具有其独特的优势：原子间的连接方式为强共价键，具有优异的化学稳定性和热稳定性；可利用的合成单体种类众多，孔径尺寸可调控；合成方法多样化，制备条件简单，且产物易于功能化，因此该类材料被广泛应用于气体储存与分离、多相催化、能量转换和储能等领域。由于多孔芳香骨架材料具有高度灵活的分子可设计性和骨架结构可调控性，其结构和功能可预先设计，在亲油疏水材料的设计与制备领域具有很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料的制备方法，将其应用于环境中油/水混合物或者有机溶剂/水混合物的有效分离。本专利技术的技术方案如下：一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，是以1,3,5-三乙炔苯和溴代含苯环化合物为构筑单元，在催化剂的作用下进行Sonogashira偶联反应，得到的亲油超疏水多孔芳香骨架材料。一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，具有如下的化学结构：优选地，上述的一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，制备方法如下：1)合成：加入反应单体1,3,5-三乙炔苯和溴代含苯环化合物，再加入催化剂碘化亚铜和四(三苯基膦)钯，进行三次气体置换过程，使整个体系充满氮气，然后加入N,N'-二甲基甲酰胺和三乙胺溶剂，反应在80℃温度下反应72小时，得粗产物；2)后处理：将粗产物冷却到室温，用四氢呋喃，氯仿，二氯甲烷，丙酮和无水乙醇溶剂反复多次洗涤，再依次用四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷和甲醇对粗产物进行索氏提取，在90℃真空干燥24小时，得到的固体粉末即为目标产物亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNUs。优选地，上述的一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，步骤1)中，所述的溴代含苯环化合物是2,7-二溴-9-芴酮、2,7-二溴-9,10-菲醌、2,6-二溴蒽醌中的一种。优选地，上述的一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，步骤1)中，按摩尔比，1,3,5-三乙炔苯：溴代含苯环化合物＝1:1-5。优选地，上述的一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，步骤1)中，按摩尔比，1,3,5-三乙炔苯：溴代含苯环化合物＝1:1.5。优选地，上述的一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，步骤1)中，按质量比，1,3,5-三乙炔苯：N,N'-二甲基甲酰胺：三乙胺＝1:0.126:0.03。优选地，上述的一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，步骤1)中，按质量比，1,3,5-三乙炔苯：四(三苯基膦)钯：碘化亚铜＝1:0.2:0.067。一种亲油超疏水材料，制备方法包括如下步骤：将织物浸渍在含有权利要求1或2所述的亲油超疏水多孔芳香骨架材料的四氢呋喃溶液中超声处理，再将浸渍过的织物在室温下自然晾干。一种亲油超疏水材料在分离油/水混合物或有机溶剂/水混合物中的应用，方法如下，于含有油的污水，或含有泄漏原油的污水，或含有有机溶剂的污水中加入按照上述的方法制备的疏水亲油材料，静止吸附。在本专利技术中以1,3,5-三乙炔苯作为构筑基元，与不同的溴代含苯环化合物通过Sonagashira偶联反应合成了一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNUs。通过简单浸泡的方法将LNUs材料负载在涤纶布上，制备得到的亲油超疏水涤纶布可用于油/水混合物或者有机溶剂/水混合物的有效分离。这种制备亲油超疏水材料的方法简便易行，成本廉价，分离效率高。与现有技术相比，本专利技术的有益结果是：(1)本专利技术所采用反应单体廉价易得。(2)本专利技术所述的合成方法操作简单，具有广泛的适用性。(3)本专利技术合成的LNUs负载在涤纶布上，制备得到亲油超疏水涤纶布，可用于油/水混合物或者有机溶剂/水混合物的有效分离。附图说明图1-1是实施例1合成的亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-25和反应单体的红外谱图。图1-2是实施例2合成的亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-26和反应单体的红外谱图。图1-3是实施例3合成的亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-27和反应单体的红外谱图。图2是实施例1-实施例3合成的亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-25，LNU-26，LNU-27的粉末X-射线衍射谱图。图3是实施例1-实施例3合成的亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-25，LNU-26，LNU-27的热重曲线。图4-1是实施例1合成的亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-25的接触角。图4-2是实施例2合成的亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-26的接触角。图4-3是实施例3合成的亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-27的接触角。图5是本专利技术制备的亲油超疏水涤纶布的扫描电镜图；其中，a:原始涤纶布；b:负载LNU-25的涤纶布；c:负载LNU-26的涤纶布；d:负载LNU-27的涤纶布。图6是本专利技术制备的亲油超疏水涤纶布分别滴入水和氯仿后的图片；其中，a:原始涤纶布；b:负载LNU-25的涤纶布；c:负载LNU-26的涤纶布；d:负载LNU-27的涤纶布。图7是本专利技术制备的亲油超疏水涤纶布(LNU-25)上分别滴加不同pH水溶液后所得接触角与pH的关系图。图8是本专利技术制备的亲油超疏水涤纶布(LNU-25)经过不同温度处理后滴加水溶液所得接触角与温度的关系图。图9是本专利技术制备的亲油超疏水涤纶布(LNU-25)上滴加不同pH水溶液后的水滴形状对比图。图10-1是实施例1制备的亲油超疏水涤纶布(LNU-25)对油和有机溶剂的分离效果图。图10-2是实施例2制备的亲油超疏水涤纶布(LNU-26)对油和有机溶剂的分离效果图。图10-3是实施例3制备的亲油超疏水涤纶布(LNU-27)对油和有机溶剂的分离效果图。具体实施方式下面具体实施方式对本专利技术作进一步的阐述，LNUs的制备实验具体过程如下：实施例1亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNU-25的合成(一)合成路线如下：(二)制备方法如下：...

【技术保护点】
1.一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，其特征在于，是以1,3,5-三乙炔苯和溴代含苯环化合物为构筑单元，在催化剂的作用下进行Sonogashira偶联反应，得到的亲油超疏水多孔芳香骨架材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，其特征在于，是以1,3,5-三乙炔苯和溴代含苯环化合物为构筑单元，在催化剂的作用下进行Sonogashira偶联反应，得到的亲油超疏水多孔芳香骨架材料。


2.一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，其特征在于，具有如下的化学结构：





3.如权利要求1所述的一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，其特征在于，制备方法如下：
1)合成：加入反应单体1,3,5-三乙炔苯和溴代含苯环化合物，再加入催化剂碘化亚铜和四(三苯基膦)钯，进行三次气体置换过程，使整个体系充满氮气，然后加入N,N'-二甲基甲酰胺和三乙胺溶剂，反应在80℃温度下反应72小时，得粗产物；
2)后处理：将粗产物冷却到室温，用四氢呋喃，氯仿，二氯甲烷，丙酮和无水乙醇溶剂反复多次洗涤，再依次用四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷和甲醇对粗产物进行索氏提取，在90℃真空干燥24小时，得到的固体粉末即为目标产物亲油超疏水多孔芳香骨架材料LNUs。


4.如权利要求3所述的一种亲油超疏水多孔芳香骨架材料，其特征在于，步骤1)中，所述的溴代含苯环化合物是2,7-二溴-9-芴酮、2,7-二溴-9,10-菲醌、2,6-二溴蒽醌中的一种。

【专利技术属性】
技术研发人员：闫卓君，冯彬，夏立新，布乃顺，姜雨倩，康雪，刘方正，孙璐，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21