[发明专利]一种聚离子液体有机多孔聚合物及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚离子液体有机多孔聚合物及制备方法与应用。将1,4‑二咪唑基苯与1,3,5‑三(卤甲基)苯进行季胺化反应即可获得聚离子液体有机多孔聚合物。本发明将离子液体固定到有机多孔聚合物材料(POPs)上，得到具有交联结构的聚离子液体材料，该材料兼具离子液体的催化性能与载体材料的多孔特性。

技术领域

本发明涉及一种聚离子液体有机多孔聚合物及制备方法与应用。

背景技术

有机多孔聚合物(Porous Organic Polymers，POPs)材料是由有机结构单元通过化学键连接，形成的一类具有微孔或者介孔结构的新型高分子多孔材料，POPs材料具有较大的空隙率和比表面积，尤其是可调节的孔径以及可变的功能基团，高的化学稳定性以及低的骨架密度等固有性质，因此，在能源、物质吸附与分离、气体存储、多相催化、化学和生物传感等方面展现出巨大的应用潜能。近年来，POPs材料已经引起了科学家们的极大兴趣，这些聚合物主要有碳、氮、氧、硼等原子组成，这些原子密度较小，相比于金属有机框架材料、活性炭、石墨等材料，他们可以在很大范围内改变建筑分子的官能团和链长以及采用不同的合成方法来调节POPs的性能，由于绝大多数POPs拥有很好的化学和热稳定性，多被用来研究在气体储存等方面的应用。

离子液体是指在室温或室温附近温度下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐(室温离子液体)。它一般由有机阳离子和无机阴离子组成，常见的阳离子有季铵盐离子、季磷盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。

发明内容

本发明的目的在于，采用一步聚合的策略，将离子液体固定到有机多孔聚合物材料(POPs)上，得到具有交联结构的聚离子液体材料，该材料兼具离子液体的催化性能与载体材料的多孔特性。

为了实现上述目的，本发明的第一个方面，提供了一种聚离子液体有机多孔聚合物的制备方法，将1,4-二咪唑基苯与1,3,5-三(卤甲基)苯进行季胺化反应即可获得聚离子液体有机多孔聚合物；

所述1,4-二咪唑基苯的化学结构式为：

所述1,3,5-三(卤甲基)苯的化学结构式为：其中，X为氯、溴或碘。

本发明制备出的聚合物既具有聚离子液体的特性，而且由于选择上述两种物质能够产生交联结构，使得该聚合物还具有多孔结构，从而使得制备的聚合物能够具有吸附气体的载体性能。通过实验证明采用该聚合物具有常压下催化CO₂与环氧化合物的加成反应的效果。

本发明的第二个方面提供了一种上述制备方法得到的聚离子液体有机多孔聚合物。

本发明的第三个方面提供了一种上述聚离子液体有机多孔聚合物在气体吸附分离或催化转化中的应用。

本发明的第四个方面提供了一种催化剂，其活性成分为上述聚离子液体有机多孔聚合物。

本发明的第五个方面提供了一种吸附分离CO₂的方法，以上述聚离子液体有机多孔聚合物作为吸附剂。本发明制备的聚离子液体有机多孔聚合物对二氧化碳的吸附具有特异性。

本发明的第六个方面提供了一种羰基化合物的合成方法，以环氧化合物作为底物，添加上述聚离子液体有机多孔聚合物作为催化剂，通入CO₂，加热至80～100℃进行反应。

本发明的有益效果：

(1)本发明将聚离子液体的特征结构引入到有机多孔聚合物材料中，拓宽了聚离子液体材料的种类，并有利于实现了两种材料的集成。

(2)咪唑盐的引入使得有机多孔聚合物对二氧化碳气体具有较高的选择性吸附性质，有利于其在气体分离中的应用。