[發明專利]一種富氮多孔聚合物的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202211515967.4
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115785401A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 李鵬;劉勝;李毓;高升;陳濤;張航;高峰
• 申請（專利權）人: 中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;B01J20/26;B01J20/28;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 合肥興東知識產權代理有限公司 34148
• 代理人: 王亞強

本發明公開了一種富氮多孔聚合物的制備方法及其應用，制備方法利用三聚氯氰和對硝基苯酚合成單取代的硝基苯氧基二氯均三嗪，然后在正丁基鋰的活化下與咔唑進行反應，得到新型的含有三嗪和咔唑基團的硝基苯氧基二咔唑基均三嗪單體，在氯化鋁和二甲氧基甲烷催化交聯下，得到超交聯多孔聚合物，進一步聚合物骨架中的硝基經過Pd/C催化加氫還原生成氨基，得到超交聯的富氮多孔聚合物。本發明的制備方法新穎高效，反應物廉價易得，并且多孔聚合物的孔徑率大，比表面積高；制備出的超交聯富氮多孔聚合物含有豐富的咔唑、三嗪和氨基含氮官能團，對甲基橙等染料有著良好分子間相互作用和靜電吸附作用，且對甲基橙等染料吸附容量高，去除效果好。

技術領域

本發明涉及聚合物材料制備技術領域，具體涉及一種富氮多孔聚合物的制備方法及其應用。

背景技術

甲基橙廢水是一種有毒的廢水，而甲基橙廢水的排放來自于紡織、塑料、造紙、皮革等產業，如不經處理就直接排放，給淡水帶來的不單是顏色污染，少量的甲基橙也會阻礙陽光在水中的滲透性，從而嚴重的影響了水中生物的生存，破壞水中生物生態的平衡，再加上甲基橙具有的劇毒性和致癌性。因此，有效治理甲基橙廢水對環境的保護和人類健康有著重要意義。目前對甲基橙廢水的處理有:吸附法、膜分離法、氧化法、電化學法、生化法等；其中吸附法具有效率高、成本低、操作彈性大、出水水質較好并對有毒物質不敏感等優點，成為人們普遍關注的焦點。

多孔聚合物由于比表面積大，孔隙率高、活性官能團豐富，在污水處理中有著廣闊的應用前景；例如何妍等《新型芳香三嗪超交聯多孔聚合物去除水溶液中甲基橙》中，將含氮原子三嗪單體通過傅克烷基化法，合成了新型的芳香三嗪超交聯多孔聚合物，可以有效去除水溶液中甲基橙；歐海建等《富胺基多孔席夫堿聚合物的合成,改性及其吸附性能的研究》，通過三聚氰胺和對苯二甲醛，高溫縮聚合成富胺基多孔席夫堿聚合物，對甲基橙和2,4-二氯苯酚的吸附性能力優良。但這些聚合物的制備存在制備成本高、制備原料難以獲得，制備出的聚合物吸附容量較低、甲基橙去除效果較差的問題。

鑒于以上情況，有必要研究一種富氮多孔聚合物的制備方法及其應用以解決上述技術問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種富氮多孔聚合物的制備方法及其應用，以解決現有技術中存在的上述問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種富氮多孔聚合物的制備方法，包括如下步驟：

S1、將摩爾比為1:1的三聚氯氰和對硝基苯酚在冰浴下加入到有機溶劑A中，然后加入8-10％的碳酸鈉水溶液，攪拌反應1-3h，待反應結束后進行減壓濃縮，獲得濃縮物A；

S2、將S1中的所述濃縮物A用去離子水洗滌后加入有機溶劑A重結晶，得到硝基苯氧基二氯均三嗪，所述硝基苯氧基二氯均三嗪的結構式為：

S3、將S2中的所述硝基苯氧基二氯均三嗪和咔唑加入到四氫呋喃溶液中，然后在氮氣氣氛中滴加正丁基鋰的四氫呋喃溶液進行反應，待反應結束后進行減壓濃縮，獲得濃縮物B；

S4、將S3中的所述濃縮物B依次用去離子水和有機溶劑B洗滌后，獲得沉淀物；將所述沉淀物加入到有機溶劑C中進行重結晶，得到硝基苯氧基二咔唑基均三嗪；所述硝基苯氧基二咔唑基均三嗪的結構式為：

S5：將S4中的所述硝基苯氧基二咔唑基均三嗪中加入氯化鋁、二甲氧基甲烷和三氯甲烷溶劑進行反應，待反應結束后進行減壓濃縮，獲得濃縮物C；

S6、將S5中的濃縮物C依次用去離子水、有機溶劑A和有機溶劑C洗滌后，得到超交聯多孔聚合物；所述超交聯多孔聚合物的結構式為：