[發明專利]一種磺酸鹽多孔芳香骨架材料及其應用

有效

• 申請號: 202010031192.8
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111154074B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 鄒小勤;張盼盼;楊柳;朱廣山
• 申請（專利權）人: 東北師范大學
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02;B01J20/22;B01D53/02
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 朱玲艷

本發明提供了一種磺酸鹽多孔芳香骨架材料及其應用，屬于多孔有機骨架材料技術領域。本發明提供的磺酸鹽多孔芳香骨架材料的制備方法，包括以下步驟：在保護氣氛下，將有機單體、鎳催化劑、催化劑穩定劑和無水溶劑混合，進行烏爾曼反應，得到多孔芳香骨架材料；所述有機單體包括四溴四苯甲烷或1,3,5?三溴苯；將所述多孔芳香骨架材料、磺化試劑和溶劑混合，進行磺化反應，得到磺酸基多孔芳香骨架材料；將所述磺酸基多孔芳香骨架材料、有機金屬鹽和腈類溶劑混合，進行離子交換反應，得到磺酸鹽多孔芳香骨架材料；所述有機金屬鹽中的金屬離子包括Ag⁺或Cu⁺。本發明提供的制備方法操作簡單，磺酸鹽多孔芳香骨架材料對乙烯的選擇吸附性高。

技術領域

本發明涉及多孔有機骨架材料技術領域，具體涉及一種磺酸鹽多孔芳香骨架材料及其應用。

背景技術

石油化工是推動世界經濟發展的支柱產業之一，目前約有75％的石油化工產品由乙烯生產，主要石油化工產品有聚乙烯、環氧乙烷、乙二醇和乙苯等，因而乙烯是石油化工的龍頭產品，俗稱“石油化工之母”。生產乙烯的技術主要是通過石蠟油和短鏈烷烴的裂解反應，這種技術生產的乙烯產品中往往混雜很多副產物(如C₂H₆)，需要進一步純化。目前，工業上分離乙烯和乙烷的比較成熟方法有低溫精餾法、吸附分離法和膜分離法。其中，吸附分離選擇性高、工藝簡單、成本低受到廣大研究學者的青睞。

多孔芳香骨架材料(PAFs)具有比表面大、孔徑可調、結構多樣化等優點，在氣體的吸附分離領域受到廣泛關注。然而單純的多孔芳香骨架材料對于乙烯的選擇性吸附性能較差，通過對其進行功能化(引入金屬離子)能夠提高PAFs對乙烯的選擇性。由于現有的多孔芳香骨架材料具有共價鍵連接形成的穩定結構本質，使其難以被功能化。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種磺酸鹽多孔芳香骨架材料及其制備方法和應用。本發明提供的制備方法，工藝簡單；而且制備的磺酸鹽多孔芳香骨架材料對乙烯的吸附選擇性高。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種磺酸鹽多孔芳香骨架材料的制備方法，包括以下步驟：

在保護氣氛下，將有機單體、鎳催化劑、催化劑穩定劑和無水溶劑混合，進行烏爾曼反應，得到多孔芳香骨架材料；所述有機單體包括四溴四苯甲烷或1,3,5-三溴苯；所述多孔芳香骨架材料的比表面積為1000～5600m²/g；

將所述多孔芳香骨架材料、磺化試劑和溶劑混合，進行磺化反應，得到磺酸基多孔芳香骨架材料；

將所述磺酸基多孔芳香骨架材料、有機金屬鹽和腈類溶劑混合，進行離子交換反應，得到磺酸鹽多孔芳香骨架材料；所述有機金屬鹽中的金屬離子包括Ag⁺或Cu⁺。

優選的，所述鎳催化劑包括1,5-環辛二烯鎳、四(三苯基磷)鎳和二(三苯基磷)溴化鎳中的一種或幾種；

所述催化劑穩定劑包括2,2'-聯吡啶和1,5-環辛二烯。

優選的，所述有機單體、鎳催化劑和催化劑穩定劑的摩爾比為1:(3.5～18):(3.5～18)。

優選的，所述烏爾曼反應的溫度為80～140℃，時間為24～72h。

優選的，所述磺化試劑包括氯磺酸、發煙硫酸或濃硫酸；

所述多孔芳香骨架材料和磺化試劑的質量比為1:(15～20)。

優選的，所述磺化反應的溫度為10～40℃，時間為12～72h。

優選的，所述有機金屬鹽包括四氟硼酸銀或四氟硼酸四乙腈銅；

所述磺酸基多孔芳香骨架材料和有機金屬鹽的質量比為1:(8～12)。