[发明专利]一种含氮功能化介孔聚合物的合成及其应用

说明书

本发明公开了一种含氮功能化介孔聚合物的合成，其特点是将3‑氯甲基苯甲醚与氮杂环化合物制备的中间产物进行脱甲基化，并将其与苯酚和甲醛在碱性条件下一锅法合成含氮功能化前驱体，该前驱体以F127为模板剂，通过乙醇的溶剂挥发诱导自组装,制备功能化介孔聚合物，该介孔聚合物在碘化钾的添加下作为催化剂，用于二氧化碳与环氧丙烷的环加成反应制备碳酸丙烯酯。本发明与现有技术相比具有制备方法简单可控，合成周期短，重复性好，形成的氮功能化有序介孔聚合物具有高活性位点，有序的介孔结构，高比表面积和孔容，用于二氧化碳和环氧丙烷的催化反应中活性好，催化剂易分离、可回收后循环使用，是一种新型环境友好型非均相催化剂。

技术领域

本发明涉及有序介孔聚合物技术领域，尤其是一种可循环使用于催化二氧化碳和环氧丙烷环加成反应的含氮功能化介孔聚合物的合成及应用。

背景技术

含氮杂环化合物的上氮原子通常具有未共用电子对致使环上的密度升高，其可以进行亲核反应，在催化反应的应用中含氮杂环可以催化二氧化碳与环氧丙烷的环加成反应(Catalysis Communications 2015,59,201-205.)，此反应具有100％的原子经济性，可以有效的实现二氧化碳的减排和资源化利用。然而均相含氮杂环催化剂在进行催化反应时，存在分离与回收困难等问题。除此之外碘化钾可以促进环氧化物开环(Polymers forAdvanced Technologies 1996,7,701-703.)，在二氧化碳的转化过程中可以起着十分重要的协同作用。

介孔有机高分子材料具有介孔材料的一般性质，例如较大的比表面积和孔容，均一可调的孔径的分布等，除此之外还具有特殊的有机骨架，所以可以通过一锅法或者后修饰法从而赋予材料功能性。从合成方法上，硬模板法由于采用牺牲模板，且模板不可回收，需要消耗大量的能量，并且在除模板的过程中可能面临较为严重的环境问题，其成本高昂，操作繁琐，而软模板法相对于硬模板法具有成本较低，对环境友好，且省时省力的优点。将有机高分子材料功能化的方法目前有一锅法和后修饰法，然而通过后期修饰的方法难免会出现负载量低，功能化基团分布不均匀，方法较为繁琐且容易出现堵孔现象。

目前，功能化介孔聚合物的制备受到人们广泛的关注，其中含氮介孔聚合物具有纯有机骨架，高效的活性位点，较大的表面积和孔容，均一可调的孔径的分布等优点，可以用作高效多相催化剂。

现有技术制备的含氮材料，工艺较为复杂，合成周期长，催化效果不佳，用作催化剂后循环能力较差，而且制备过程对环境污染较为严重。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种含氮功能化介孔聚合物的合成及其应用，将3-氯甲基苯甲醚与氮杂环化合物制备的中间产物进行脱甲基化得3-氮杂环甲基苯酚单体，将其与苯酚、甲醛通过一锅法在碱性条件下合成含氮功能化前驱体，在三嵌段共聚物F127作为模板剂和乙醇作为溶剂，通过溶剂挥发诱导自组装过程制备含氮功能化介孔聚合物，该介孔聚合物在碘化钾为添加剂，作为催化剂应用于二氧化碳和环氧丙烷的环加成反应，具有反应活性好、易分离、可循环使用的优点，制备方法简单可控，合成周期短，重复性好，高活性位点以及有序的介孔结构、高比表面积和孔容。

实现本发明目的的具体技术方案是：一种含氮功能化介孔聚合物的合成，其特点是将3-氯甲基苯甲醚与氮杂环化合物制备的中间产物进行脱甲基化，并将其与苯酚和甲醛在碱性条件下一锅法合成含氮功能化前驱体，该前驱体以三嵌段共聚物F127为模板剂，通过乙醇的溶剂挥发诱导自组装,制备含氮功能化介孔聚合物，其反应结构式如下：

该聚合物的合成具体包括以下步骤：

a、中间体的制备