[发明专利]一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将含氟芳香族化合物与2,4,6‑三氯‑1,3,5‑三嗪加入到装有反应有机溶剂的反应容器中，再加入催化剂无水AlCl₃，在60～80℃条件下冷凝回流16～24h得到粗产物；(2)将粗产物用溶剂洗涤过滤得到纯净产物；(3)将纯净产物在真空条件下加热至100～120℃干燥处理10～24h得到含氟三嗪基有机多孔材料。该方法法操作简单，反应温度低，可避免高温碳化和去氟化现象的发生；该制备方法得到的含氟三嗪基有机多孔材料能够大大提高对二氧化碳的吸附性能。

技术领域`

本发明属于化学吸附材料制备技术领域，具体涉及一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法。

背景技术

在过去的几十年里，大气中CO₂浓度急剧增加，自然环境与生态平衡被打破，导致全球气候变暖、极端天气增多等问题日益严重。采取有效的方法和策略来减缓大气中CO₂浓度的增加迫在眉睫，同时也是近几年来科学发展的研究重点之一。目前主要通过两种途径来解决这一问题：(1)使用清洁能源来减少CO₂的产生；(2)使用CO₂捕获和封存技术减少CO₂的排放。有机多孔材料具有低的骨架密度、高的比表面积、高的化学和热稳定性以及易于功能化等优异性能，作为一类CO₂吸附分离材料脱颖而出。

作为有机多孔材料的一个子类，三嗪基有机多孔材料的结构中含有芳香族1,3,5-三嗪环，具有丰富的氮位点，而且三嗪环与芳环的共轭作用使骨架的能量降低，从而提高材料的化学稳定性(H Wang,D Jiang,D Huang,G Zeng,P Xu,C Lai,M Chen,M Cheng,CZhang,Z Wang,Covalent triazine frameworks for carbon dioxide capture,J MaterChemA2019,7,22848)。将极性氟原子引入多孔材料后，氟的高电负性将通过静电作用促进有机多孔材料对CO₂的吸附。

目前，含氟三嗪基有机多孔材料多以氰基单体在400～600℃下加入ZnCl₂催化反应得到，反应体系加入安瓿瓶中，经过液氮冷却→抽真空→解冻循环，火焰密封瓶口后在真空条件下反应；该方法操作繁琐，反应温度高，使得多孔材料存在碳化和部分或完全去氟化现象，得到的多孔材料中的氟含量远低于理论值，从而降低多孔材料的吸附性能(YZhao,KXYao,BTeng,T Zhang,Y Han,Aperfluorinated covalent triazine-based frameworkfor highly selective and water–tolerant CO₂ capture,Energy Environ Sci 2013,6,3684；G Wang,K Leus,HS Jena,CKrishnaraj,S Zhao,H Depauw,N Tahir,Y-Y Liu,PVan Der Voort,A fluorine-containing hydrophobic covalent triazine frameworkwith excellent selective CO₂ capture performance,JMater ChemA2018,6,6370；ZYang,S Wang,Z Zhang,W Guo,K Jie,MI Hashim,D Jiang,I Popovs,S Dai,Influence of fluorination on CO₂ adsorption in materials derived fromfluorinatedcovalent triazine frameworkprecursors,JMater ChemA2019,7,17277)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氟三嗪基有机多孔材料的制备方法，该方法操作简单，反应温度低，可避免高温碳化和去氟化现象的发生；该制备方法得到的含氟三嗪基有机多孔材料能够大大提高对二氧化碳的吸附性能。