专利名称：具有超高比表面积的多孔聚合物材料、其制备方法及其于气体储存或液体吸附的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及功能材料领域，具体涉及具有超高比表面积的多孔聚合物材料、其制 备方法及其于气体储存或液体吸附的应用。
背景技术：
如今，材料与能源、信息并列为现代科学技术的三大支柱，其作用和意义不言而 喻。在各种各样的不断被开发和应用的材料当中，多孔材料一直备受全世界科研工作者的 关注。由于多孔材料具有空旷的结构，它们被广泛的应用于很多领域，如离子交换、吸附与 分离与主客体化学等。起初，多孔材料研究为由无机物种构筑的具有特定的孔道结构材料。 这包括孔径小于2nm的微孔材料，孔径在2至50nm的介孔材料及孔径大于50nm的大孔材 料。近年来，金属-有机配位聚合物MOF (metal-organic-framework)构筑了组成丰富的具 有微孔结构的晶体材料。它们作为一种新型功能性分子材料不仅具有与沸石分子筛相似的 晶体结构，而且它的结构具有可设计性和可裁剪性，通过拓扑结构的定向设计和有机官能 团的拓展可以获得纳米尺寸的孔道和孔穴，使其在气体存储、分离以及光、电、磁、手性拆分 和催化等领域具有巨大的应用潜力。虽然传统的无机多孔材料已经广泛的应用于人们的生 活生产中，但是由无机元素组成的材料其结构的改造和修饰难度很大，因此难以根据实际 需要来控制其孔大小以及物理化学特性。金属-有机配位聚合物，通过改变有机配体部分 能够得到功能化、孔道大小可以调节、具有新颖的结构材料。然而得到的MOF在去除客体分 子后，其有序结构就随之破坏，因此MOF稳定性还需要提高。2005年，0. M. Yaghi报道了由轻 元素(碳，氢，氧，硼)构筑的通过共价键连接的有机骨架多孔材料C0F(COValent organic framework)。有机高分子聚合物具有较好的稳定性，多孔有机材料制备已经广受关注， 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。这些有机多孔聚合物材料较MOF稳定性，而且具有较大的比表面积，较小的 密度，同时可以通过调节反应单体来控制多孔材料的化学性质，使其在储氢，催化，光学，分 离等方面有很好的应用前景。然而，有机多孔聚合物材料的性能仍有待进一步提升。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种具有超高比表面积的多孔聚合物材料，其热稳 定性和水热稳定性佳，其BET比表面积超高。本发明的第二个目的在于提供一种具有超高比表面积的多孔聚合物材料的制备 方法，其采用Yamamoto Type Ullmann偶联反应，反应高效。本发明的第三个目的在于提供一种具有超高比表面积的多孔聚合物材料于气体 储存或液体吸附的应用，其可更高效的储存氢气，可更高效与安全地储存二氧化碳，可更高效与安全的进行甲苯吸附，还可更高效与安全地吸附苯。为了实现上述目的，本发明提供一种具有超高比表面积的多孔聚合物材料，其特 征在于其为聚四苯甲烷，其分子式为(C(Ph)4)n，其结构式为
权利要求
一种具有超高比表面积的多孔聚合物材料，其特征在于其为聚四苯甲烷，其分子式为(C(Ph)4)n，其结构式为F2009101081541C0000011.tif
2.一种如权利要求1所述的具有超高比表面积的多孔聚合物材料的制备方法，其特征 在于，包括如下步骤步骤1，将1 1 1的双1，5-环辛二烯镍、2，2-联吡啶及1，5-环辛二烯加入到 N，N-二甲基甲酰胺或甲苯溶液中，将其置入预热到20°C -140°C的油浴中，使催化剂老化 0. 5-3小时；步骤2，加入相应摩尔数的对溴四苯甲烷或对碘四苯甲烷的N，N-二甲基甲酰胺或者甲 苯溶液，使反应物的浓度保持在0. 001M-5M之间，同时保证双1，5-环辛二烯镍与卤素原子 的比值为0. 6-1. 5之间；步骤3，将上述溶液保持温度，反应10分钟到5天，停止反应；步骤4，向反应体系中加入浓盐酸，破坏剩余的双1，5_环辛二烯镍；步骤5，分别用水、四氢呋喃和氯仿的热溶液洗除去无机盐及可以溶解的有机物，最后 产物在80 200°C真空干燥4 40小时，得到聚合物聚四苯甲烷。
3.如权利要求2所述的具有超高比表面积的多孔聚合物材料的制备方法，其特征在 于所述反应是Yamamoto Type Ullmann偶联反应。
4.如权利要求2所述具有超高比表面积的多孔聚合物材料的制备方法，其特征在于 步骤5包括如下步骤步骤5. 1，每次用10-100毫升50-100°C水处理聚合物3_5次，过滤；步骤5. 2，每次用10-100毫升20-70°C四氢呋喃处理聚合物3_5次，过滤；步骤5. 3，每次用10-100毫升20-60°C氯仿处理聚合物3_5次，过滤；步骤5. 4，将聚合物在80-200°C条件下，由普通油泵抽真空处理4 40小时，真空度小 于10-3mmHg，得到聚合物。
5.一种如权利要求1所述的具有超高比表面积的多孔聚合物材料于气体储存的应用， 其特征在于其用于储存氢气。
6.如权利要求5所述的具有超高比表面积的多孔聚合物材料于气体储存的应用，其特 征在于，包括如下步骤(1)将活化后得到的多孔聚合物材料在80 200°C条件下，由普通油泵抽真空处理 4 40小时，真空度小于10-3mmHg ；(2)在290K 30K、1 50bar压力下，对上述材料进行储存氢气能力测试。
7.—种如权利要求1所述的具有超高比表面积的多孔聚合物材料于气体储存的应用， 其特征在于用于储存二氧化碳。
8.如权利要求7所述的具有高比表面积的多孔聚合物材料于气体储存的应用，其特征 在于，包括如下步骤(1)将活化后得到的多孔聚合物材料在80 200°C条件下，由普通油泵抽真空处理 4 24小时，真空度小于10-3mmHg ；(2)在25°C、1 42bar压力下，对上述材料进行储存二氧化碳能力测试。
9.一种如权利要求1所述的具有超高比表面积的多孔聚合物材料于液体吸附的应用， 其特征在于用于甲苯的吸附。
10.一种如权利要求1所述的具有超高比表面积的多孔聚合物材料于液体吸附的应 用，其特征在于用于苯的吸附。
全文摘要
本发明涉及功能材料领域，具体涉及具有超高比表面积的多孔聚合物材料、其制备方法及其于气体储存或液体吸附的应用。本发明具有超高比表面积的多孔聚合物材料，其为聚四苯甲烷，其分子式为(C(Ph)4)n，其结构式为
文档编号B01J20/26GK101934222SQ20091010815
公开日2011年1月5日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者任浩, 朱广山, 裘式纶, 贲腾 申请人:深圳市普迈达科技有限公司