[发明专利]一种高比面积金刚烷基多孔聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金刚烷基多孔聚合物的制备方法。将1,3,5,7‑四苯基金刚烷、八乙烯基倍半硅氧烷和无水三氯化铝分散在1,2‑二氯乙烷中，氮气保护，通过傅‑克烷基化反应，80°C回流24 h，抽滤，洗涤和干燥得金刚烷基多孔聚合物。本发明以八乙烯基倍半硅氧烷为交联剂，制备出的金刚烷基多孔聚合物的比表面积为1511~1356 m² g^－1。

技术领域

本发明涉及一种高比面积金刚烷基多孔聚合物的制备技术，属于高分子材料合成技术领域。

背景技术

金刚烷基多孔吸附剂是一类含有金刚烷结构单元并以共价键链接的多孔聚合物。金刚烷基多孔聚合物由于结构中具有类似于金刚石的拓扑学结构，使其具有较好的热稳定性和较高的比表面积。金刚烷基多孔聚合物在H₂和CO₂吸附与储存、环境污染物的处理等应用方面表现出良好的性能受到了广大科技工作者的高度重视，一直是当新材料领域的研究热点。然而当前所制备出的含金刚烷基多孔聚合物存在实验操作繁琐、反应原料难得、反应条件苛刻、比表面积不高和反应不经济等问题。例如Lim以四(碘苯基)金刚烷和对二苯乙炔为原料，以氯化钯和碘化亚铜为催化剂制备出比表面积最大665m²g^-1为含金刚烷基聚合物(H.Lim,J.Y.Chang.Macromolecules 2010,43,6943–6945)。实验中需要氯化钯为催化剂，四(碘苯基)金刚烷单体难以得到。Wang等1,3,5,7-四苯基金刚烷为原料通过多步反应制备出四苯酚基金刚烷，然后以四苯酚基金刚烷和四异氰酸酯基苯基金刚烷为构筑单元，以二苯砜(熔点125℃)为溶剂制备出含金刚烷基聚合物PCN-AD(C.Shen,H.Yu,Z.Wang.Chem.Commun.,2014,50,11238-11241)。聚合物PCN-AD的比表面积为843m²g^-1。Yu等以直接1,3,5,7-四苯基金刚烷为原料，以甲缩醛和对二氯甲基苯为交联剂，通过付克烷基化反应制备出含金刚烷基多孔聚合物NOP-3～NOP-5(D.Chen,Y.Fu,W.Yu,G.Yu,C.Pan.ChemEng J(2017),doi:https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.10.133)。聚合物的最大比表面积为1178m²g^-1。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有含金刚烷基多孔聚合物在制备过程中存在实验操作繁琐、反应原料难得、反应条件苛刻、比表面积不高和反应不经济等问题，提供一种金刚烷基多孔聚合物以及一种操作简单、低成本制备金刚烷基多孔聚合物的方法。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供一种金刚烷基多孔聚合物，比表面积为1355-1511m²·g^-1,孔容为2.05-2.68cm³·g^-1；孔径范围为2-80nm，优选5-20nm。这是一种多级孔材料，孔径范围如图8所示。

一种金刚烷基多孔聚合物的制备，包括以下步骤：

(1)将乙烯基三乙氧基硅烷加入丙酮、盐酸和水的混合溶液中水解制备出八乙烯基倍半硅氧烷(OVS)；

(2)将步骤(1)得到的八乙烯基倍半硅氧烷与1,3,5,7-四苯基金刚烷以及无水三氯化铝加入到1,2-二氯乙烷中，分散形成均匀的混合物；

(3)将步骤(2)的反应液加热至40～180℃，反应12～72h；

(4)将步骤(3)中的产品过滤，并用甲醇和二氯甲烷作溶剂索氏提取，烘干得到金刚烷基多孔聚合物。