[发明专利]一种无溶剂、公斤级制备规则介孔酚醛树脂的方法

说明书

本发明提供了一种无溶剂、公斤级制备规则介孔酚醛树脂的方法。采用酚类有机化合物和醛类有机化合物为原料，以嵌段共聚物为模板剂，通过简便快速绿色无溶剂的一步合成法实现规则介孔酚醛树脂的放大制备。同时本发明通过优化实验参数，从实验室的克级制备成功拓展到了材料的公斤级制备，制备的材料保持高度规则的介孔结构及氮杂原子的掺杂。通过优化材料的结构参数，本发明放大制备的材料在硫化氢气体吸附性能测试中表现出优异的吸附性能（在0℃条件下硫化氢吸附量达到3.2‑5.3mmol/g），硫化氢吸附量达到本发明对于实现规则介孔酚醛树脂的绿色、规模化制备并应用于硫化氢选择性脱除具有重要的现实意义。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种无溶剂、公斤级制备规则介孔酚醛树脂的方法。

背景技术

规则介孔聚合物因其具有高的比表面积、可调节孔径、独特的有机骨架以及规整的孔道结构等结构特性，其在多相催化、气体吸附、生物医药、纳米器件等高新领域具有广阔的应用前景。目前，规则介孔聚合物主要以酚醛树脂及其衍生物为主，其制备成本较低，表面浸润性可控和优异的耐酸碱性引起了人们的广泛关注，并成功应用于多个研究领域。

到目前为止，规则介孔酚醛树脂通常采用溶剂挥发诱导自组装技术（EISA）或高温水热合成等技术实现材料的结构构筑，即低聚合度酚醛树脂预聚体与嵌段模板共聚物模板剂在合适的溶剂（如水、乙醇、四氢呋喃）存在下实现自组装过程，以强酸或者强碱作为催化剂实现骨架的聚合，其制备方法复杂，合成技术要求较高。与此同时，大量溶剂以及强酸或强碱催化剂的使用违背了绿色化学理念，极大限制了介孔酚醛树脂的工业化放大生产和应用。

基于上述问题的考量，如何减少溶剂以及强酸或强碱催化剂的使用对于实现规则介孔酚醛树脂的广泛应用具有重要作用。本发明中开发的无溶剂技术实现了高度规则介孔酚醛树脂材料的制备。同时本发明通过优化实验参数，从实验室的克级制备成功拓展到了材料的公斤级制备，制备的材料保持高度规则的介孔结构及氮杂原子的掺杂。通过优化材料的结构参数，本发明放大制备的材料在硫化氢气体吸附性能测试中表现出优异的吸附性能（在0℃条件下硫化氢吸附量达到3.2-5.3mmol/g），本发明对于实现规则介孔酚醛树脂的绿色、规模化制备并应用于硫化氢选择性脱除具有重要的现实意义。

发明内容

因此，本发明针对当前合成成本较高、制备工艺繁琐、溶剂以及强酸或强碱催化剂的大量使用不利于工业生产等生产技术缺陷，通过简便快速绿色无溶剂的一步合成法，从而实现一种无溶剂、公斤级制备规则介孔酚醛树脂的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下具体技术方案：

一种无溶剂、公斤级制备规则介孔酚醛树脂的方法，采用酚类有机化合物和醛类有机化合物为原料，以嵌段共聚物为模板剂一步合成得到规则介孔聚合物，具体包括：称取一定量的有机模板剂于研钵中研细，加入一定量的酚类与醛类小分子前驱体，简单搅匀后装入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，经过一定程度的水热固相反应，然后焙烧除掉模板剂，得到规则介孔酚醛树脂。其中，酚类有机化合物中的酚羟基与醛类有机化合物中羰基之间的摩尔比为1:1～1:5。

进一步地，所述酚类有机化合物为间氨基苯酚。

进一步地，所述醛类有机化合物为对苯二甲醛。

进一步地，所述嵌段共聚物模板剂为F127。

一种无溶剂、公斤级制备规则介孔酚醛树脂的方法制备方法，包括以下步骤：

（1）称取一定量的嵌段共聚物模板、间氨基苯酚和对苯二甲醛于聚四氟乙烯内衬中，待简单搅匀后，装入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中；

（2）将步骤（1）所得样品转移至恒温干燥箱，在120℃~180℃下固化24h；

（3）将步骤（2）所得样品转移至管式炉中，在氮气气氛下300～400℃焙烧4~8h，得到最终产物规则介孔聚合物OMP。