[发明专利]基于全共轭刚性结构和准酞菁活性中心的可溶性拓扑有机聚合物及制备在审

专利信息
申请号: 201810051617.4 申请日: 2018-01-19
公开(公告)号: CN108409976A 公开(公告)日: 2018-08-17
发明(设计)人: 彭鹏;向中华 申请(专利权)人: 北京化工大学
主分类号: C08G83/00 分类号: C08G83/00
代理公司: 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 代理人: 张立改
地址: 100029 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 有机聚合物 拓扑 制备 刚性结构 活性中心 共轭 酞菁 聚合物材料 新型催化剂 共轭结构 金属原子 拓扑结构 单原子 金属 引入
【说明书】:

基于全共轭刚性结构和准酞菁活性中心的可溶性拓扑有机聚合物及制备,属于拓扑结构的聚合物材料技术领域。本发明制备了刚性、全共轭结构的可溶性拓扑有机聚合物(TOP),同时在结构上引入了一种或多种金属单原子作为活性位,获得了具有多种用途的新型催化剂材料。M为铁、钴、镍、锰、锌中一种或两种及两种以上金属原子。

技术领域

本发明涉及一种基于全共轭刚性结构和准酞菁活性中心的可溶性拓扑有机聚合物(TOP)及其制备方法,属于拓扑结构的聚合物材料。

技术背景

具有拓扑结构的二维、多维聚合物材料,如金属有机框架聚合物(MOF),共价有机框架聚合物(COF)和共价有机聚合物(COP)等,具有所含元素种类丰富,结构可控和稳定性优异等特点,被广泛的用于气体吸附、催化、半导体材料等领域的研究,得到了全世界研究人员的重视。然而,其固有的交联框架结构导致的不溶性自然限制了它们的应用和发展。相比之下,可溶性材料或可进行液相加工的材料在能源存储、半导体材料等领域有很大的应用价值。迄今为止,已经有一些技术用于开发分散性良好或可进行分散加工处理的共价有机框架聚合物材料。如通过乳液合成,形成具有一定分散性的纳米颗粒;通过在支链接枝烷基链和磺酸根等亲水侧基来提升溶解性等。然而,对于纳米粒子来说,长期维持稳定的分散体系仍然很困难。而由于交联高聚物能够溶胀而难以溶解,因此,接枝改性的方法对溶解度的提升有限,且会对原有性能带来影响。据发明人所知,全共轭刚性结构和准酞菁活性中心的可溶性拓扑有机聚合物(TOP)属于新型的具有拓扑结构的聚合物材料,未被开发制备。

发明内容:

本发明的目的在于提出一种全新的全共轭刚性结构和准酞菁活性中心的可溶性拓扑有机聚合物(TOP)材料及其制备方法。

基于全共轭刚性结构和准酞菁活性中心的可溶性拓扑有机聚合物,其特征在于,为一种二维共轭刚性结构聚合物,其结构通式(1)如下:其中苯环上的两个虚线代表省略的连接健。

其中M为铁、钴、镍、锰、锌中一种或两种及两种以上金属原子。

上述化合物的制备方法,通过1,2,4,5-苯四甲腈做为结构合成单体,金属氯化物MClx(M为铁、钴、镍、锰、锌)为活性中心,以1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)为催化剂进行聚合反应得到化合物(I),包括以下步骤:

取单体1,2,4,5-苯四甲腈和金属氯化物MClx溶解于溶剂中,M选自铁、钴、镍、锰、锌,X与M的化合价相同,加入催化剂1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)后,混合均匀;升温至70℃-220℃,进行反应,反应后冷却,洗涤分离。

溶剂选自乙二醇、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等中的一种或几种。1,2,4,5-苯四甲腈和金属氯化物MClx的用量关系没有限制。

本发明的基于全共轭刚性结构和准酞菁活性中心的可溶性拓扑有机聚合物有两种晶体结构类型,斜方晶系和六方晶系。

本发明所得基于全共轭刚性结构和准酞菁活性中心的可溶性拓扑有机聚合物溶于极性溶剂中形成溶液,如乙二醇、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等。

本发明制备了刚性、全共轭结构的可溶性拓扑有机聚合物(TOP),同时在结构上引入了一种或多种金属单原子作为活性位,获得了具有潜在多种用途的新型催化剂材料,如催化性能(如催化电化学反应氧气还原反应)、气体或金属离子吸附等。

附图说明

图1为实施例1得到的TOP材料固体核磁13C谱分析图;

图2为实施例1得到的TOP材料拉曼光谱;

图3为实施例1得到的TOP材料透射电镜数据;

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