具有气体吸附性能的刚性骨架多孔聚合物及其制备方法和应用与流程

技术特征：

1.一种刚性骨架多孔聚合物，其特征在于，所述聚合物是由通式(I)的三(氰基芳基)咪唑单体进行均聚反应所获得的：

其中，R为氢或1-5个碳原子的烷基。

2.根据权利要求1所述的多孔聚合物，其特征在于，所述多孔聚合物具有通式(II)的结构：

其中，R为氢或1-5个碳原子的烷基。

3.根据权利要求1或2所述的多孔聚合物，其特征在于：所述通式(I)的单体是通过如下过程获得的：含溴取代的三芳基咪唑基团的单体2,4,5-三(4-溴苯基)-1-R-咪唑进行氰化反应(cyanide substitution)，得到通式(I)的2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑(CMPs)单体；和/或

通式(I)的单体的均聚反应是通过通式(I)单体中的氰基偶联反应所进行的。

4.一种刚性骨架多孔聚合物的制备方法或制备权利要求1-3中任一项所述的多孔聚合物的方法，该方法包括以下步骤：

(1)通式(I)单体的制备：

含溴取代的三芳基咪唑基团的单体2,4,5-三(4-溴苯基)-1-R-咪唑进行氰化反应，得到通式(I)的2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑(CMPs)单体，其中R为氢或1-5个碳原子的烷基；

(2)刚性骨架多孔聚合物的制备：

由通式(I)的2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑(CMPs)单体通过氰基偶联反应进行均聚反应，制备刚性骨架多孔聚合物。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(1)如下进行：

将2,4,5-三(4-溴苯基)-1-R-咪唑，其中R为氢或1-5个碳原子的烷基，与氰化亚铜在有机溶剂中进行反应，将所得反应混合物进行分离，获得通式(I)的2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑：

和/或

步骤(2)如下进行：

将通式(I)的2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑与氯化锌混合获得混合物，干燥，所得混合物在密封的条件下和在升高温度(例如200-500℃、优选300-450℃、更优选350-420℃)的情况下进行反应，在反应混合物中添加强酸(例如盐酸或硫酸或磷酸)进行研磨，然后进行分离，干燥，制得多孔聚合物聚三嗪基三苯基咪唑。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(1)如下进行：

将2,4,5-三(4-溴苯基)-1-R-咪唑，与氰化亚铜、碳酸钠、DMF加入到高压釜中，100-200℃下反应4-24h(优选在120-180℃下反应8-20h，更优选在140-160℃下反应10-15h)，冷却后(优选冷却至室温)，抽滤，滤液加入浓氨水(优选加入浓氨水直至溶液变为深蓝色)，加入冰水(优选将溶液逐滴加入冰水中，更优选将溶液逐滴加入pH为8-10的冰水中)，搅拌(搅拌时间为4-48h，优选为8-24h，更优选为12-18h)，再次抽滤，滤饼干燥后柱层析(优选层析液为摩尔比为1:3的二氯甲烷-正己烷)，制得2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑，其中，R为氢或1-5个碳原子的烷基。

7.根据权利要求5或6的方法，其特征在于：步骤(2)如下进行：

将2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑与氯化锌混合，研磨成粉，干燥(优选80-150℃下干燥，更优选100-140℃下干燥；干燥时间为4-48h，优选为8-24h，更优选为12-18h)，加入封管，抽真空(优选在液氮条件下多次抽真空)，200-500℃温度下反应1-24h(优选300-450℃温度下反应1-10h，更优选350-420℃温度下反应3-5h；优选在通入惰性气体如氮气的条件下反应)，加盐酸或硫酸或磷酸研磨，再依次用强酸、非质子溶液和弱碱的常温溶液洗涤以去除氯化锌和未反应完的单体(优先依次用硫酸或盐酸、N、N-二甲基甲酰胺、氨水或碳酸钠洗涤以去除氯化锌和未反应完的单体)，干燥(优选在80-200℃下真空干燥10-50h，更优选在100-150℃下真空干燥12-40h)，制得多孔聚合物聚三嗪基三苯基咪唑。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，2,4,5-三(4-溴苯基)-1-R-咪唑:氰化亚铜:碳酸钠:DMF的摩尔比为1:1-10:0.1-5:50-150，更优选摩尔比为1:2-8:0.5-3:60-120，更优选摩尔比为1:3-5:1-2:70-90；和/或

步骤(2)中2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑与氯化锌的摩尔比为1:1-10，更优选摩尔比为1:3-5；或者，氯化锌的加入量是2,4,5-三(4-氰基苯基)-1-R-咪唑单体中氰基基团含量的1-2倍，以摩尔量计算。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，氯化锌进行无水或研磨处理后使用。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的多孔聚合物或根据权利要求4-9中任一项所述的方法制备的多孔聚合物，在氧还原、储氢、吸附、分离领域的用途。