[发明专利]一种吡咯基共轭微孔聚合物及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种吡咯基共轭微孔聚合物及其制备和应用，包括：将混合溶液A在水浴条件下保温并搅拌，并和混合溶液B混合，密封反应，加入无水甲醇，继续搅拌，提纯，干燥，即得。本发明采用吡咯基共轭微孔聚合物的合成，在不同有机溶剂组合条件下反应，操作简便，所得聚合物应用范围广，可在储能材料载体，气体吸附以及超级电容器等方面有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于共轭微孔聚合物及其制备和应用领域，特别涉及一种吡咯基共轭微孔聚合物及其制备和应用。

背景技术

有机微孔聚合物(microporous organic polymers，MOPs)通常是由C、H、O、N、B等轻质元素组成，具有较高的比表面积和多种孔结构的新型聚合物多孔材料。与常规无机多孔材料和金属-有机骨架化合物(MOFs)相比，MOPs具有质量密度更小、比表面积更大、物理化学稳定性更高的优点。因而，MOPs发展成为了一种新型的极具发展前景的材料。

共轭微孔聚合物(CMPs)是一类重要的MOPs材料。CMPs由共价键相互连接，具有3D网络结构和自具微孔结构且孔径小于2nm的有机多孔材料。它的化学结构中具有π-共轭骨架，能有效地支撑起微孔通道，而不像共轭小分子或线性共轭聚合物那样通过π-π堆积形成致密的凝聚体。因此共轭微孔聚合物往往具有比表面积大、合成方法灵活多样、稳定性良好、结构功能可修饰以及孔洞尺寸可在纳米级别精确调控等特点。基于以上特点，共轭微孔聚合物一方面可以作为吸附材料吸附气体，如CO₂等。聚吡咯(PPy)由于合成简单、电导率高、稳定性好、氧化电位低以及安全无毒等特点被认为是最有商业前景的导电高分子材料之一，引起了国内外学者的广泛关注。而传统的导电聚吡咯往往是一维线性结构，孔道性能差，比表面积低。这种材料在使用过程中容易发生结构改变，发生体积溶胀或收缩，导致活性位点减少。

专利CN111875795A一种三维聚卟啉及其制备方法中，需要两步反应实现聚卟啉的聚合，每一步的反应条件都极为苛刻，比如第一步反应需在110℃下避光反应24小时，第二步反应需在180℃保护气氛下反应72小时；同时，该制备方法涉及两种单体4-甲酰-1(H)-吡唑和吡咯，特别是4-甲酰-1(H)-吡唑价格相对吡咯高5倍；值得注意的是，所合成的聚卟啉材料为介孔材料，比表面积较低，具体实际应用中受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种吡咯基共轭微孔聚合物及其制备和应用，克服现有技术反应条件严苛，制得的材料比表面积低的缺陷。本发明操作较为简单，时间成本更低，反应条件温和，有利于工业化生产。

本发明的一种如式I所示的吡咯基共轭微孔聚合物，

式I；其中m＝(0～5000)；n＝(0～5000)。

本发明的一种吡咯基共轭微孔聚合物的制备方法，包括：

(1)将吡咯和有机溶剂A混合，得到混合溶液A；

将三氯化铁和有机溶剂B混合，得到混合溶液B；

(2)将混合溶液A在水浴条件下保温并搅拌，并将混合溶液A和混合溶液B混合，密封反应1-100小时后加入无水甲醇，继续搅拌0.1-10小时，提纯，干燥，得到吡咯基共轭微孔聚合物。

上述制备方法的优选方式如下：

所述步骤(1)中有机溶剂A为氯仿、正己烷、已腈、硝基甲烷、环己烷、苯胺中的一种；所述有机溶剂B为硝基甲烷、正己烷、已腈、氯仿中的一种。

所述步骤(1)中混合溶液A中吡咯和有机溶剂A的体积比为0.2-1.0：20-100；所述混合溶液B中三氯化铁和有机溶剂B的质量体积比为2901-6000mg：20-100mL；所述有机溶剂A和有机溶剂B的体积比为20-100：20-100。

优选地，所述有机溶剂A、有机溶剂B优选组合为：氯仿和硝基甲烷