[发明专利]一种多孔共价有机聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于有机聚合物技术领域，尤其涉及一种多孔共价有机聚合物及其制备方法和应用。本发明以1,3,6,8‑四(对羟基苯基)芘与对苯二甲醛为单体进行聚合，得到的共价有机聚合物为片层状无定型结构，具有一定的热稳定性和紫外吸收能力。该多孔共价有机聚合物可以用于吸附二氧化碳。

技术领域

本发明涉及有机聚合物技术领域，尤其涉及一种多孔共价有机聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，环境污染极大地影响着人们的生活质量。化石燃料的燃烧导致过多的CO₂排放入大气。面对如此严峻的温室气体排放状况，在积极寻找吸附性材料的同时也亟需寻找一种新型的清洁能源(H₂、CH₄)替代传统的高污染能源，设计出能有效地应用于吸附方向的多孔材料显得十分重要。

多孔共价有机聚合物(Porous Organic Polymers，POP)是由共价键构建而成的一种新型的多孔材料，它在多相催化、质子导体、气体存储及分离、药物传输等领域具有广阔的应用价值。POP是可根据不同结构的共价键连接形成多维多孔结构的新型材料。通常合成POP聚合材料时多采用偶联反应(例如：Suzuki偶联、Still偶联、Sonogashira偶联反应等)。随着POP材料聚合技术的发展成熟，目前POP材料已广泛应用在电化学、均相、非均相领域。

在庞大的POP分支下，主要将其分为以下两类：一种是金属有机聚合物(MetalOrganic Framework,MOF)；另一种是多孔共价有机聚合物(Covalent organic polymers,COP)。在过去的近十年间，MOF材料被广泛应用于CO₂气体捕获方面，且研究发现MOF具有较大的比表面积和卓越的吸附性能等优势。然而，随着多孔有机材料的种类逐渐拓展，人们认识到MOF材料中的弱的配位键导致其较差的热稳定性、易被水所分解等缺点，这些都严重阻碍了其作为CO₂捕获材料的发展前途。

相反，COP材料因其骨架结构是由共价键连接而展现出超优的热稳定性和化学稳定性。研究人员对COP材料进行二氧化碳、氮气、甲烷气体吸附能力的测试，并利用IAST理论对材料在混合气体CO₂/N₂和CO₂/CH₄中对二氧化碳气体吸附选择能力进行了预测。结果表明，COP材料对CO₂有良好的存储能力，在混合气体CO₂/N₂中对二氧化碳具有较高的吸附选择性，说明COP是一种非常有潜力的二氧化碳捕集材料，具有结构可调控性和优秀的热、化学性质，这使得实现其吸附性能成为可能。

尽管近年来对于有机聚合物在气体吸附等领域的研究取得很大的进步，不同类型的COP被广泛研究及制备。然而，未见以1,3,6,8-四(对羟基苯基)芘为基础的有机聚合物的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔共价有机聚合物及其制备方法和应用，该多孔共价有机聚合物以1,3,6,8-四(对羟基苯基)芘为基础，可以用于二氧化碳的吸附。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种多孔共价有机聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将1,3,6,8-四溴芘、对甲氧基苯硼酸、四(三苯基磷)、碳酸钾水溶液和甲苯混合，进行Suzuki偶联反应，得到1,3,6,8-四(对甲氧基苯基)芘；

将所述1,3,6,8-四(对甲氧基苯基)芘、二氯甲烷和BBr₃溶液混合，进行去甲基，得到1,3,6,8-四(对羟基苯基)芘；

将所述1,3,6,8-四(对羟基苯基)芘、对苯二甲醛和1,4-二氧六环混合，进行聚合反应，得到多孔共价有机聚合物。