[发明专利]含有多级孔的咔唑基多孔有机聚合物材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种含有多级孔的咔唑基多孔有机聚合物材料。该材料的制备方法为：S1、将咔唑衍生物单体溶解于二氯甲烷中，得到反应液；S2、在所述反应液中加入无水三氯化铝，分散均匀后，在无氧条件下，在0℃下反应8h，然后在40℃下反应12h，接着在60℃下反应12h，最后在85℃下反应24h；S3、将步骤S2得到的产物用浓盐酸淬灭后，用水洗至中性，得到棕色粉末，将所述棕色粉末用有机溶剂萃取除去三氯化铝，得到所述有多级孔的咔唑基多孔有机聚合物材料。本发明的优点在于：通过IAST计算表明，合成的聚合物可作为分离苯/环己烷、苯/环己烯、环己烷/环己烯的有希望的潜在材料。另外，本发明的方法还有简单易行，易于工业化生产等特点。

技术领域

本发明涉及含有多级孔的咔唑基多孔有机聚合物材料及其制备方法和用途，属于有机蒸汽吸附分离材料技术领域。

背景技术

环己酮是绵纶工业生产中的重要原材料，近年来，一种新兴的用环己烯水合法制备环己酮的方法得到了快速发展。该方法的主要过程分为四步：首先，苯加氢制得环己烯；其次，环己烯水合制得环己醇；接着，环己醇脱氢制得环己酮；最后，环己醇环己酮精馏分离得到环己酮。其中，在苯催化加氢制备环己烯的过程中，不可避免地存在部分未完全反应的苯以及大量环己烷副产物的生成。如果能将反应后的苯/环己烯/环己烷有效分离提纯，不仅可以大大提高原子经济性，还可降低因环己烷易爆炸带来的存储和运输的环境安全问题。然而它们的沸点相当接近(苯，80.1℃；环己烷，80.7℃；环己烯，83℃)，相似的分子尺寸，可比的Lennard-Jones碰撞直径以及较低的相对挥发性，普通的蒸馏无法将其分离。目前常用的分离手段主要是溶剂萃取精馏的方法，这种方法耗能大，且萃取过程所使用的有机溶剂有些具有毒性和腐蚀性，不适用于大规模的工业生产。因此，寻找一种节能环保的分离材料，用于高效分离苯、环己烯、环己烷，是当前研究的热题。在各种可能的分离方法中，利用多孔材料通过物理吸附分离实现苯、环己烯、环己烷的分离被认为是有效且节能的方法之一。

在过去的二十几年中，如活性炭(AC)、金属有机框架(MOFs)和多孔有机聚合物(POPs)等多孔材料在苯、环己烯、环己烷的吸附分离方面的应用研究引起了越来越多的关注。在这些多孔材料中，AC和MOFs虽然是许多气体和有机蒸汽的良好吸附剂，但AC的吸水性和大多数MOFs的水分稳定性差限制了其实际应用。多孔有机聚合物(POPs)由于具有大的比表面积、高的物理化学稳定性、骨架中存在丰富的多级孔和不同的π作用力等优点，往往对苯、环己烯、环己烷表现出明显的吸附差异。到目前为止，有机蒸汽分离的研究仍然处于初级阶段，POPs被用于有机蒸汽(包括苯、环己烯、环己烷)吸附和分离的报道很少。此外，POPs不仅制备成本低，还可以通过简单的真空活化实现材料的重复使用，这极大地满足实际应用领域对苯、环己烯、环己烷选择性分离吸附材料的多方面要求，在苯、环己烯、环己烷选择性分离吸附领域以及回收利用己内酰胺生产装置尾气中的环己烯和环己烷具有极大的应用前景。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种咔唑基多孔有机聚合物材料及其制备方法和用途。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种含有多级孔的咔唑基多孔有机聚合物材料的制备方法，其包括如下步骤：

S1、将1当量的咔唑衍生物单体溶解于二氯甲烷中，得到反应液；

S2、在所述反应液中加入16当量无水三氯化铝，分散均匀后，在无氧条件下，在0℃下反应8h，然后在40℃下反应12h，接着在60℃下反应12h，最后在85℃下反应24h；

S3、将步骤S2得到的产物用浓盐酸淬灭后，用水洗至中性，得到棕色粉末，将所述棕色粉末用有机溶剂萃取，除去残留的三氯化铝，得到所述有多级孔的咔唑基多孔有机聚合物材料。

作为优选方案，所述咔唑衍生物单体选自的9,9’-联咔唑、1,4-二(9H-咔唑-9-基)苯和4,4'-二(9H-咔唑-9-基)-1,1'-联苯中的一种。