一种选择性吸附分离多孔有机聚合物材料的制备及其应用

摘要

一种选择性吸附分离多孔有机聚合物材料的制备方法，所述聚合物材料为基于三聚氰胺和2,4,6-三羟基间苯二甲醛缩合的多孔有机聚合物，该聚合物材料由三聚氰胺和2,4,6-三羟基间苯二甲醛进行缩合反应，并经索氏提取除去小分子和低分子聚合物而得到。本发明的优点是：该有机多孔聚合物材料在在273K、298K常压条件下对二氧化碳均具有较强的吸附性能，而几乎不吸附甲烷和氮气，从而可以作为吸附分离材料得到应用。

说明书

技术领域

本发明涉及多孔有机聚合物材料，特别是一种选择性吸附分离多孔有机聚合物材料的制备及其应用。

背景技术

近年来，环境与能源问题逐渐成为国际社会关注的焦点，也是当前人类面临的最为严峻的问题之一。利用多孔材料进行分离和储存能源气体氢气、甲烷等，捕获环境气体二氧化碳，及其多功能化研究已成为化学和材料学研究的热点和前沿领域之一。多孔有机聚合物材料具有较高的热稳定性和化学稳定性，此外该类材料因其合成的多样性，可以通过合理选择连接的构筑单元来修饰其孔表面，从而改变其吸附、分离、催化等性能，参阅：Dawson, R. Cooper, A. I. Adams, D. J. Prog. Polym. Sci. 2012, 37, 530； Zhang, Y. Riduan, S. N. Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 2083； Xiang， Z. Cao, D. J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 2691；Chang, Z. Zhang, D.-S. Chen, Q. Bu, X.-H. Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 5430。这使得其有望在传统分子筛材料的应用领域得到使用和发展，尤其是在气体吸附分离，天然气的净化、分离等领域具有广阔应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种选择性吸附分离多孔有机聚合物材料的制备及其应用，该材料为基于三聚氰胺和2,4,6-三羟基间苯二甲醛缩合的多孔有机聚合物，对二氧化碳具有较强的吸附功能，而几乎不吸附甲烷和氮气。

本发明的技术方案：

一种选择性吸附分离多孔有机聚合物材料的制备方法，所述聚合物材料为基于三聚氰胺和2,4,6-三羟基间苯二甲醛缩合的多孔有机聚合物，其制备方法包括下述步骤：

1）将三聚氰胺和2,4,6-三羟基间苯二甲醛溶于二甲亚砜中，搅拌至固体完全溶解；

2）氩气保护、搅拌条件下在433-458 K反应72小时，然后过滤，分别用二甲亚砜体积和二氯甲烷洗涤固体，然后将得到的红褐色固体在索氏提取器中依次用二氯甲烷和四氢呋喃提取48小时，得到粉末状的有机多孔聚合物材料。

所述三聚氰胺和2,4,6-三羟基间苯二甲醛的摩尔比为1:1-3，三聚氰胺与二甲亚砜的用量比为2毫摩尔：25毫升。

所述洗涤固体的二甲亚砜与步骤1）中二甲亚砜的体积比为0.4:1，洗涤固体的二氯甲烷与步骤1）中二甲亚砜的体积比为0.8:1。

一种所制备的选择性吸附分离多孔有机聚合物材料的应用，该聚合物在273K、298K常压条件下对二氧化碳均具有较强的吸附性能，且几乎不吸附甲烷和氮气，因而可作为二氧化碳气体吸附分离材料。

本发明的优点是：该有机多孔聚合物材料在在273K、298K常压条件下对二氧化碳均具有较强的吸附性能，而几乎不吸附甲烷和氮气，从而可以作为吸附分离材料得到应用。

附图说明

附图为实施例制得的有机多孔聚合物材料的二氧化碳、甲烷和氮气吸附图。

具体实施方式

实施例：

一种选择性吸附分离多孔有机聚合物材料的制备方法，所述聚合物材料为基于三聚氰胺和2,4,6-三羟基间苯二甲醛缩合的多孔有机聚合物，其制备方法包括下述步骤：

1）在50毫升的三口瓶中，将2毫摩尔三聚氰胺和3毫摩尔2,4,6-三羟基间苯二甲醛溶于25毫升干燥处理过的二甲亚砜溶剂中，搅拌至固体完全溶解；

2）氩气保护、搅拌条件下在433-458K反应72小时，然后过滤去除溶液，分别用10毫升二甲亚砜和20毫升二氯甲烷洗涤固体，然后将得到的红褐色固体在索氏提取器中依次用二氯甲烷和四氢呋喃提取48小时，得到粉末状的有机多孔聚合物材料。

所制备的选择性吸附分离多孔有机聚合物材料，可用作二氧化碳气体吸附分离材料，其在273K、298K常压条件下对二氧化碳均具有较强的吸附性能，且几乎不吸附甲烷和氮气。

附图为该实施例制得的有机多孔聚合物材料的二氧化碳、甲烷和氮气吸附图，图中表明：该材料对二氧化碳/甲烷分离或二氧化碳/氮气分离具有高选择性。