一种富氮多孔聚合物的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种富氮多孔聚合物的制备方法及其应用，制备方法利用三聚氯氰和对硝基苯酚合成单取代的硝基苯氧基二氯均三嗪，然后在正丁基锂的活化下与咔唑进行反应，得到新型的含有三嗪和咔唑基团的硝基苯氧基二咔唑基均三嗪单体，在氯化铝和二甲氧基甲烷催化交联下，得到超交联多孔聚合物，进一步聚合物骨架中的硝基经过Pd/C催化加氢还原生成氨基，得到超交联的富氮多孔聚合物。本发明专利技术的制备方法新颖高效，反应物廉价易得，并且多孔聚合物的孔径率大，比表面积高；制备出的超交联富氮多孔聚合物含有丰富的咔唑、三嗪和氨基含氮官能团，对甲基橙等染料有着良好分子间相互作用和静电吸附作用，且对甲基橙等染料吸附容量高，去除效果好。去除效果好。去除效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种富氮多孔聚合物的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及聚合物材料制备
，具体涉及一种富氮多孔聚合物的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]甲基橙废水是一种有毒的废水，而甲基橙废水的排放来自于纺织、塑料、造纸、皮革等产业，如不经处理就直接排放，给淡水带来的不单是颜色污染，少量的甲基橙也会阻碍阳光在水中的渗透性，从而严重的影响了水中生物的生存，破坏水中生物生态的平衡，再加上甲基橙具有的剧毒性和致癌性。因此，有效治理甲基橙废水对环境的保护和人类健康有着重要意义。目前对甲基橙废水的处理有:吸附法、膜分离法、氧化法、电化学法、生化法等；其中吸附法具有效率高、成本低、操作弹性大、出水水质较好并对有毒物质不敏感等优点，成为人们普遍关注的焦点。
[0003]多孔聚合物由于比表面积大，孔隙率高、活性官能团丰富，在污水处理中有着广阔的应用前景；例如何妍等《新型芳香三嗪超交联多孔聚合物去除水溶液中甲基橙》中，将含氮原子三嗪单体通过傅克烷基化法，合成了新型的芳香三嗪超交联多孔聚合物，可以有效去除水溶液中甲基橙；欧海建等《富胺基多孔席夫碱聚合物的合成,改性及其吸附性能的研究》，通过三聚氰胺和对苯二甲醛，高温缩聚合成富胺基多孔席夫碱聚合物，对甲基橙和2,4
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二氯苯酚的吸附性能力优良。但这些聚合物的制备存在制备成本高、制备原料难以获得，制备出的聚合物吸附容量较低、甲基橙去除效果较差的问题。
[0004]鉴于以上情况，有必要研究一种富氮多孔聚合物的制备方法及其应用以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种富氮多孔聚合物的制备方法及其应用，以解决现有技术中存在的上述问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一方面，提供一种富氮多孔聚合物的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、将摩尔比为1:1的三聚氯氰和对硝基苯酚在冰浴下加入到有机溶剂A中，然后加入8
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10％的碳酸钠水溶液，搅拌反应1
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3h，待反应结束后进行减压浓缩，获得浓缩物A；
[0009]S2、将S1中的所述浓缩物A用去离子水洗涤后加入有机溶剂A重结晶，得到硝基苯氧基二氯均三嗪，所述硝基苯氧基二氯均三嗪的结构式为：
[0010][0011]S3、将S2中的所述硝基苯氧基二氯均三嗪和咔唑加入到四氢呋喃溶液中，然后在
氮气气氛中滴加正丁基锂的四氢呋喃溶液进行反应，待反应结束后进行减压浓缩，获得浓缩物B；
[0012]S4、将S3中的所述浓缩物B依次用去离子水和有机溶剂B洗涤后，获得沉淀物；将所述沉淀物加入到有机溶剂C中进行重结晶，得到硝基苯氧基二咔唑基均三嗪；所述硝基苯氧基二咔唑基均三嗪的结构式为：
[0013][0014]S5：将S4中的所述硝基苯氧基二咔唑基均三嗪中加入氯化铝、二甲氧基甲烷和三氯甲烷溶剂进行反应，待反应结束后进行减压浓缩，获得浓缩物C；
[0015]S6、将S5中的浓缩物C依次用去离子水、有机溶剂A和有机溶剂C洗涤后，得到超交联多孔聚合物；所述超交联多孔聚合物的结构式为：
[0016][0017]S7、将S6中的所述超交联多孔聚合物加入到有机溶剂C中，待分散均匀后加入Pd/C催化剂进行催化加氢还原反应，待反应结束后进行过滤，将过滤后获得的滤饼用去离子水和有机溶剂C洗涤后，得到超交联的富氮多孔聚合物；所述超交联的富氮多孔聚合物的结构式为：
[0018]优选地，所述有机溶剂A为丙酮，所述有机溶剂B为正己烷，所述有机溶剂C为乙醇。
[0019]优选地，S2中所述硝基苯氧基二氯均三嗪与S3中所述咔唑、正丁基锂的摩尔比为1:2～2.6:3.5～5。
[0020]优选地，S3中所述将硝基苯氧基二氯均三嗪和咔唑加入到四氢呋喃溶液中，然后在氮气气氛中滴加正丁基锂的四氢呋喃溶液进行反应时，反应条件为60～75℃回流6～
12h；所述四氢呋喃溶液的添加量为150～200mL。
[0021]优选地，S5中所述硝基苯氧基二咔唑基均三嗪、氯化铝和二甲氧基甲烷的摩尔比为1:3.8～4.5:3.5～5。
[0022]优选地，S5中所述硝基苯氧基二咔唑基均三嗪中、氯化铝、二甲氧基甲烷和三氯甲烷溶剂进行反应时，反应条件为75～85℃回流20～30h；所述三氯甲烷溶剂的添加量为50～100mL。
[0023]优选地，S7中所述Pd/C催化剂的用量为超交联多孔聚合物质量的7～12％。
[0024]本专利技术的第二方面，第一方面富氮多孔聚合物的制备方法制备得到的富氮多孔聚合物的应用，富氮多孔聚合物在废水处理中吸附分离甲基橙染料的应用。
[0025]综上所述，相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0026]本专利技术利用三聚氯氰和对硝基苯酚合成单取代的硝基苯氧基二氯均三嗪，然后在正丁基锂的活化下与咔唑进行反应，得到新型的含有三嗪和咔唑基团的硝基苯氧基二咔唑基均三嗪单体；在氯化铝和二甲氧基甲烷催化交联下，得到超交联多孔聚合物；进一步将超交联多孔聚合物骨架中的硝基经过Pd/C催化加氢还原生成氨基，得到超交联的富氮多孔聚合物。本专利技术的制备方法新颖高效，反应物廉价易得，并且多孔聚合物的孔径率大，比表面积高；制备出的超交联富氮多孔聚合物含有丰富的咔唑、三嗪和氨基含氮官能团，对甲基橙等染料有着良好分子间相互作用和静电吸附作用，且对甲基橙等染料吸附容量高，去除效果好。
附图说明
[0027]图1是本专利技术制备超交联的富氮多孔聚合物反应图。
[0028]图2是本专利技术制备出的超交联富氮多孔聚合物红外光谱图。
[0029]图3是本专利技术多孔聚合物对甲基橙的比表面积和吸附测试图。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术作进一步说明。
[0031]实施例1
[0032]本实施例提供的富氮多孔聚合物的制备方法，包括如下步骤：
[0033]S1、将0.73g的三聚氯氰和0.56g的对硝基苯酚在冰浴下加入到10mL的丙酮溶剂中，然后加入8％的碳酸钠的水溶液，搅拌反应1h，待反应结束后进行减压浓缩，将浓缩物用去离子水洗涤后加入丙酮进行重结晶，得到硝基苯氧基二氯均三嗪。
[0034]S2、将3g的硝基苯氧基二氯均三嗪和3.5g的咔唑加入到150mL的四氢呋喃溶液中，然后在氮气气氛中滴加含有2.8g正丁基锂的四氢呋喃溶液，在70℃回流反应12h，待反应结束后进行减压浓缩，将浓缩物依次用去离子水和正己烷洗涤后，将沉淀物加入到乙醇中进行重结晶，得到硝基苯氧基二咔唑基均三嗪。
[0035]S3、将1g的硝基苯氧基二咔唑基均三嗪、1.1g的氯化铝和0.62g的二甲氧基甲烷加入到100mL的三氯甲烷溶剂中，在85℃中回流反应20h，待反应结束后进行减压浓缩，将浓缩物依次用去离子水、丙酮和乙醇洗涤后，得到超交联多孔聚合物。
[0036]S4、将1g的超交联多孔聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富氮多孔聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将摩尔比为1:1的三聚氯氰和对硝基苯酚在冰浴下加入到有机溶剂A中，然后加入8
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10％的碳酸钠水溶液，搅拌反应1
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3h，待反应结束后进行减压浓缩，获得浓缩物A；S2、将S1中的所述浓缩物A用去离子水洗涤后加入有机溶剂A重结晶，得到硝基苯氧基二氯均三嗪，所述硝基苯氧基二氯均三嗪的结构式为：S3、将S2中的所述硝基苯氧基二氯均三嗪和咔唑加入到四氢呋喃溶液中，然后在氮气气氛中滴加正丁基锂的四氢呋喃溶液进行反应，待反应结束后进行减压浓缩，获得浓缩物B；S4、将S3中的所述浓缩物B依次用去离子水和有机溶剂B洗涤后，获得沉淀物；将所述沉淀物加入到有机溶剂C中进行重结晶，得到硝基苯氧基二咔唑基均三嗪；所述硝基苯氧基二咔唑基均三嗪的结构式为：S5：将S4中的所述硝基苯氧基二咔唑基均三嗪中加入氯化铝、二甲氧基甲烷和三氯甲烷溶剂进行反应，待反应结束后进行减压浓缩，获得浓缩物C；S6、将S5中的浓缩物C依次用去离子水、有机溶剂A和有机溶剂C洗涤后，得到超交联多孔聚合物；所述超交联多孔聚合物的结构式为：S7、将S6中的所述超交联多孔聚合物加入到有机溶剂C中，待分散均匀后加入Pd/C催化剂进行催化加氢还原反应，待反应结束后进行过滤，将过滤后获得的滤饼用去离子水和有机溶剂C洗涤后，得到超交联的富氮多孔聚合物；所述超交联的富氮多孔聚合物的结构式
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【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，刘胜，李毓，高升，陈涛，张航，高峰，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：