[发明专利]用于气体储存的微孔聚合物的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于气体储存的微孔聚合物的制备方法，它是将溶解在有机溶剂中的单体加入到氯化铁和有机溶剂的悬浊液中，制得的混合液在惰性气体保护下，于室温下进行搅拌，再将醇加入反应液中，继续搅拌，过滤后将滤饼用醇洗涤，在浓盐酸中搅拌得悬浊液，将悬浮液过滤所得滤饼用水洗涤后再用醇洗涤，得到的固体在索氏提取器中用醇萃取后再用有机溶剂萃取，干燥后，得到微孔聚合物。本发明的制备方法以咔唑为单体合成聚合物，通过增大单体的空间扭曲度来增加聚合物的比表面积实现良好的气体吸附性能，制备的微孔聚合物适用于氢气、二氧化碳、甲烷等气体的储存和运输。

技术领域

本发明属于微孔聚合物材料领域，涉及微孔聚合物的制备方法，具体地说是一种用于气体储存的微孔聚合物的制备方法。

背景技术

随着汽车等行业的快速发展，化石燃料(煤，石油，天然气)等不可再生能源消耗巨大，造成严重污染，破坏生态环境。为解决当前存在的问题，捕获CO₂，储存H₂以及如何净化CH₄的问题变得迫切。微孔有机聚合物(MOPs)由于具有高比表面积，稳定的化学性质，高比容等优点，最近引起了对气体储存和分离的极大关注。共轭微孔聚合物(CMP)的聚合物是微孔有机聚合物(MOPs)的一种，与传统的π键的共轭键聚合物相比，CMPs具有比表面积大、热稳定性良好及结构可调等优点。因此，CMPs在吸附、分离、催化、气体储存方面有广泛的应用前景。

咔唑是合成共轭微孔聚合物的理想材料。咔唑及其衍生物是一类具有刚性稠环结构的含氮芳杂环化合物，该类化合物有较高的光热稳定性，用其搭建的干态微孔道具有永久性；其结构中的氮杂环可以对CO₂等酸性气体起到一定的吸收作用；分子中较大的共轭体系和较强的内电荷转移使得咔唑类化合物可以在一定情况下引入某种特定的官能团，而具有一定的可设计性。本发明以咔唑为基底，合成了共轭微孔聚合材料，通过增大单体的空间扭曲度，以增加聚合材料的比表面积，从而来获得了良好的储存气体能力。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种用于气体储存的微孔聚合物的制备方法，以咔唑基团为基础，合成聚合物，通过增大单体的空间扭曲度来增加聚合物的比表面积实现良好的气体吸附性能；

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种用于气体储存的微孔聚合物的制备方法，按以下步骤顺序进行：

将单体溶解在无水有机溶剂a1中，得到溶液A，将溶液A加入到氯化铁和无水有机溶剂a2的混合悬浊液中，得混合液B；将混合液B在惰性气体保护下，于室温搅拌20～30h，得反应液C，将醇b1加入反应液C中，室温下继续搅拌，反应0.8～1.5h，得反应液D，将反应液D过滤，得滤饼E；用醇b2洗涤滤饼E 后，得固体F，将得到的固体F在浓盐酸中搅拌1.6～2.5h，转速为800～1200r/min，得悬浊液G，将悬浮液G过滤，得滤饼H，将滤饼H用水洗涤后，再用醇b3洗涤，得固体I，将固体I在索氏提取器中用醇b4萃取20～30h后，再用有机溶剂 a3萃取20～30h，干燥后得微孔聚合物；

其中，所加入单体、无水有机溶剂a1、氯化铁、无水有机溶剂a2及醇b1 间的用量比例关系为0.25～0.35kg:30～50L:0.7～0.85kg:30～50L:80～120L。

作为本发明的限定，所述单体以咔唑基团为基础，为BC_ZF_O、BC_ZT-C1、 BC_ZT-C2、BC_ZT-C4及BC_ZT-C6中的一种。

作为本发明的进一步限定，所述BC_ZF_O的合成方法按以下步骤进行：