[發(fā)明專(zhuān)利]一種高吸附容量多孔有機(jī)聚合物的制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210673274.1
• 申請(qǐng)日: 2022-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115028806A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬江權(quán);沈文靜;李楠;強(qiáng)成宏;郭志敏;李正萍;詹偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08G61/02
• 分類(lèi)號(hào): C08G61/02;C02F1/28;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F101/30
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王志慧

本發(fā)明屬于吸附材料領(lǐng)域，公開(kāi)了一種高吸附容量多孔有機(jī)聚合物的制備方法和應(yīng)用，該多孔材料通過(guò)Friedel?Crafts傅克烷基化反應(yīng)制備而成：(1)將間三聯(lián)苯、聯(lián)苯二氯芐粉末分散于二氯甲烷溶液中，攪拌至全部溶解后，快速加入無(wú)水AlCl₃；(2)基于Friedel?Crafts傅克烷基化反應(yīng)30～60℃下100～160小時(shí)；(3)反應(yīng)結(jié)束后隨即抽濾，濾餅用稀鹽酸攪拌洗滌1～3個(gè)小時(shí)并抽濾，洗滌抽濾，濾餅真空干燥即可獲得該材料，將該材料命名為POP?T。本發(fā)明的制備條件易控，環(huán)境友好，工藝簡(jiǎn)單，可操作性好，所得材料穩(wěn)定性高，能夠高效吸附羅丹明B等有機(jī)污染物，從而實(shí)現(xiàn)污水凈化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料合成以及環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種三維多孔聚合物的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

自人工有機(jī)染料和非甾體抗炎藥發(fā)明以來(lái)，造成的水污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。含染料的工業(yè)廢水已成為水污染的主要來(lái)源之一。羅丹明B(RhB)、亞甲基藍(lán)(MB)以及雙氯芬酸鈉(DCF)都是典型的重要污染物，已廣泛應(yīng)用于造紙工業(yè)、有色玻璃、采礦加工、醫(yī)藥、農(nóng)作物等領(lǐng)域的制造。然而，未經(jīng)處理的含有污染物的廢水對(duì)人體非常有害，可能導(dǎo)致皮膚和內(nèi)臟充血、呼吸系統(tǒng)疾病和胃腸道損傷。

為了去除這些有機(jī)污染物，已經(jīng)使用了各種方法，例如膜過(guò)濾、冷凝、光催化降解和吸附。吸附法具有操作簡(jiǎn)單、效率高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已成為最常用的方法。目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種吸附劑，包括膨潤(rùn)土、金屬氧化物、氧化石墨烯和纖維素等納米復(fù)合材料。但是，大多數(shù)傳統(tǒng)吸附劑的吸附能力有限，部分原因是它們的表面積相對(duì)較低或表面形態(tài)不理想。采用傅克烷基化反應(yīng)其中有機(jī)多孔聚合物由于具有較大的比表面積、疏水性，多孔結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)成為吸附水中有機(jī)污染物的一種極具發(fā)展?jié)摿Φ奈讲牧稀５壳昂铣傻玫降挠袡C(jī)多孔聚合物雖然有些可以取得較高的比表面積，但用于有機(jī)物吸附時(shí)，吸附容量很難進(jìn)一步提高，如Ren等人課題組制備的富氧多孔有機(jī)聚合物吸附RhB為1012mg/g；Huang等人課題組制備的磁性多孔有機(jī)聚合物吸附MB為1153mg/g；Choe等人課題組制備苯基磷酸酯多孔聚合物吸附DCF為217mg/g，可能存在原因是孔隙結(jié)構(gòu)等因素導(dǎo)致。目前對(duì)羅丹明B(RhB)、亞甲基藍(lán)(MB)、雙氯芬酸(DCF)的吸附容量難以進(jìn)一步提高，尤其是對(duì)雙氯芬酸(DCF)的吸附，現(xiàn)有技術(shù)研究的很少，并且吸附量均不高。

因此，如何制備一種具有較大比表面同時(shí)保證超高吸附容量的功能材料來(lái)修復(fù)水環(huán)境方法已被視為當(dāng)前最重要、最緊迫的全球性問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的用于吸附有機(jī)污染物的三維多孔有機(jī)聚合物材料。以聯(lián)苯二氯芐和間三聯(lián)苯為配體，在傅克烷基化反應(yīng)下，合成出一種新型的三維多孔有機(jī)聚合物POP-T，該三維多孔有機(jī)聚合物POP-T對(duì)羅丹明B(RhB)、亞甲基藍(lán)(MB)、雙氯芬酸(DCF)均可以起到很高的吸附容量。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了三維多孔有機(jī)聚合物的制備方法。

本發(fā)明采用Friedel-Crafts傅克烷基化反應(yīng)合成三維多孔有機(jī)聚合物材料：稱(chēng)取間三聯(lián)苯、聯(lián)苯二氯芐粉末分散于二氯甲烷溶液中，攪拌至全部溶解后，快速加入無(wú)水AlCl₃粉末，將混合后溶液基于傅克烷基化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行抽濾、洗滌、干燥、研磨后可得到黃色粉末。

反應(yīng)式為：

其中，間三聯(lián)苯、聯(lián)苯二氯芐的摩爾比為：1～1:3。不同比例結(jié)合程度不同，具有不同的連接長(zhǎng)度和方向性，從而影響吸附效果。進(jìn)一步優(yōu)選的摩爾比為1:1.5，吸附效果最佳。

其中，無(wú)水AlCl₃作為催化劑，不參與反應(yīng)，適量即可。

進(jìn)一步，反應(yīng)溫度為40℃，低于或高于40℃很難成功合成產(chǎn)物，反應(yīng)時(shí)間為120h。