專利名稱：具有超高比表面積的多孔聚合物材料、其制備方法及其于氣體儲存或液體吸附的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及功能材料領域，具體涉及具有超高比表面積的多孔聚合物材料、其制 備方法及其于氣體儲存或液體吸附的應用。
背景技術：
如今，材料與能源、信息并列為現代科學技術的三大支柱，其作用和意義不言而 喻。在各種各樣的不斷被開發和應用的材料當中，多孔材料一直備受全世界科研工作者的 關注。由于多孔材料具有空曠的結構，它們被廣泛的應用于很多領域，如離子交換、吸附與 分離與主客體化學等。起初，多孔材料研究為由無機物種構筑的具有特定的孔道結構材料。 這包括孔徑小于2nm的微孔材料，孔徑在2至50nm的介孔材料及孔徑大于50nm的大孔材 料。近年來，金屬-有機配位聚合物MOF (metal-organic-framework)構筑了組成豐富的具 有微孔結構的晶體材料。它們作為一種新型功能性分子材料不僅具有與沸石分子篩相似的 晶體結構，而且它的結構具有可設計性和可裁剪性，通過拓撲結構的定向設計和有機官能 團的拓展可以獲得納米尺寸的孔道和孔穴，使其在氣體存儲、分離以及光、電、磁、手性拆分 和催化等領域具有巨大的應用潛力。雖然傳統的無機多孔材料已經廣泛的應用于人們的生 活生產中，但是由無機元素組成的材料其結構的改造和修飾難度很大，因此難以根據實際 需要來控制其孔大小以及物理化學特性。金屬-有機配位聚合物，通過改變有機配體部分 能夠得到功能化、孔道大小可以調節、具有新穎的結構材料。然而得到的MOF在去除客體分 子后，其有序結構就隨之破壞，因此MOF穩定性還需要提高。2005年，0. M. Yaghi報道了由輕 元素(碳，氫，氧，硼)構筑的通過共價鍵連接的有機骨架多孔材料C0F(COValent organic framework)。有機高分子聚合物具有較好的穩定性，多孔有機材料制備已經廣受關注， 具有代表性的包括 COF (covalent organic framework) > PIMs (polymers of intrinsic microporosity) > HCPs (Hypercrosslinked polymers) > CMPs (conjugated microporous polymers)等。這些有機多孔聚合物材料較MOF穩定性，而且具有較大的比表面積，較小的 密度，同時可以通過調節反應單體來控制多孔材料的化學性質，使其在儲氫，催化，光學，分 離等方面有很好的應用前景。然而，有機多孔聚合物材料的性能仍有待進一步提升。
發明內容
本發明的第一個目的在于提供一種具有超高比表面積的多孔聚合物材料，其熱穩 定性和水熱穩定性佳，其BET比表面積超高。本發明的第二個目的在于提供一種具有超高比表面積的多孔聚合物材料的制備 方法，其采用Yamamoto Type Ullmann偶聯反應，反應高效。本發明的第三個目的在于提供一種具有超高比表面積的多孔聚合物材料于氣體 儲存或液體吸附的應用，其可更高效的儲存氫氣，可更高效與安全地儲存二氧化碳，可更高效與安全的進行甲苯吸附，還可更高效與安全地吸附苯。為了實現上述目的，本發明提供一種具有超高比表面積的多孔聚合物材料，其特 征在于其為聚四苯甲烷，其分子式為(C(Ph)4)n，其結構式為
權利要求
一種具有超高比表面積的多孔聚合物材料，其特征在于其為聚四苯甲烷，其分子式為(C(Ph)4)n，其結構式為F2009101081541C0000011.tif
2.一種如權利要求1所述的具有超高比表面積的多孔聚合物材料的制備方法，其特征 在于，包括如下步驟步驟1，將1 1 1的雙1，5-環辛二烯鎳、2，2-聯吡啶及1，5-環辛二烯加入到 N，N-二甲基甲酰胺或甲苯溶液中，將其置入預熱到20°C -140°C的油浴中，使催化劑老化 0. 5-3小時；步驟2，加入相應摩爾數的對溴四苯甲烷或對碘四苯甲烷的N，N-二甲基甲酰胺或者甲 苯溶液，使反應物的濃度保持在0. 001M-5M之間，同時保證雙1，5-環辛二烯鎳與鹵素原子 的比值為0. 6-1. 5之間；步驟3，將上述溶液保持溫度，反應10分鐘到5天，停止反應；步驟4，向反應體系中加入濃鹽酸，破壞剩余的雙1，5_環辛二烯鎳；步驟5，分別用水、四氫呋喃和氯仿的熱溶液洗除去無機鹽及可以溶解的有機物，最后 產物在80 200°C真空干燥4 40小時，得到聚合物聚四苯甲烷。
3.如權利要求2所述的具有超高比表面積的多孔聚合物材料的制備方法，其特征在 于所述反應是Yamamoto Type Ullmann偶聯反應。
4.如權利要求2所述具有超高比表面積的多孔聚合物材料的制備方法，其特征在于 步驟5包括如下步驟步驟5. 1，每次用10-100毫升50-100°C水處理聚合物3_5次，過濾；步驟5. 2，每次用10-100毫升20-70°C四氫呋喃處理聚合物3_5次，過濾；步驟5. 3，每次用10-100毫升20-60°C氯仿處理聚合物3_5次，過濾；步驟5. 4，將聚合物在80-200°C條件下，由普通油泵抽真空處理4 40小時，真空度小 于10-3mmHg，得到聚合物。
5.一種如權利要求1所述的具有超高比表面積的多孔聚合物材料于氣體儲存的應用， 其特征在于其用于儲存氫氣。
6.如權利要求5所述的具有超高比表面積的多孔聚合物材料于氣體儲存的應用，其特 征在于，包括如下步驟(1)將活化后得到的多孔聚合物材料在80 200°C條件下，由普通油泵抽真空處理 4 40小時，真空度小于10-3mmHg ；(2)在290K 30K、1 50bar壓力下，對上述材料進行儲存氫氣能力測試。
7.—種如權利要求1所述的具有超高比表面積的多孔聚合物材料于氣體儲存的應用， 其特征在于用于儲存二氧化碳。
8.如權利要求7所述的具有高比表面積的多孔聚合物材料于氣體儲存的應用，其特征 在于，包括如下步驟(1)將活化后得到的多孔聚合物材料在80 200°C條件下，由普通油泵抽真空處理 4 24小時，真空度小于10-3mmHg ；(2)在25°C、1 42bar壓力下，對上述材料進行儲存二氧化碳能力測試。
9.一種如權利要求1所述的具有超高比表面積的多孔聚合物材料于液體吸附的應用， 其特征在于用于甲苯的吸附。
10.一種如權利要求1所述的具有超高比表面積的多孔聚合物材料于液體吸附的應 用，其特征在于用于苯的吸附。
全文摘要
本發明涉及功能材料領域，具體涉及具有超高比表面積的多孔聚合物材料、其制備方法及其于氣體儲存或液體吸附的應用。本發明具有超高比表面積的多孔聚合物材料，其為聚四苯甲烷，其分子式為(C(Ph)4)n，其結構式為
文檔編號B01J20/26GK101934222SQ20091010815
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月29日 優先權日2009年6月29日
發明者任浩, 朱廣山, 裘式綸, 賁騰 申請人:深圳市普邁達科技有限公司