本发明涉及高分子材料,尤其涉及一种二维共轭微孔聚合物(cmps)纳米片及其制备方法。
背景技术:
1、微孔聚合物是一类具有直径小于2nm的高表面积孔隙的有机多孔材料,可以用非共价和共价的方法来构造。共轭微孔聚合物(cmp)是一类具有扩展π共轭、非晶和永久多孔结构的新兴微孔聚合物。共轭微孔聚合物的运动自由度低,具有良好的稳定性。因此,在水蒸气、酸性气体和碳氢化合物存在的情况下,共轭微孔聚合物中的微孔隙是持续存在的,即使在高压和高温下也是如此。共轭微孔聚合物主要是由多重碳-碳键或芳香环通过共价键连接而成,其单体种类多样,各种偶联基团取代的芳香族单体均可用来制备共轭微孔聚合物。其反应类型也多种多样,如:sonogashira-hagihara偶联、suzuki-miyaura偶联、yamamoto偶联、heck偶联、环三聚反应等。然而,共轭微孔聚合物具有极其刚性的交联结构,这不可避免地导致加工性能差。因此开发简单和可加工性的共轭微孔聚合物对其实际应用至关重要。
技术实现思路
1、为克服现有技术的缺点,本发明提供一种二维共轭微孔聚合物纳米片及其制备方法,该制备方法操作简便,制备出的共轭微孔聚合物纳米片具有优良的刚性、热稳定性和化学稳定性,同时具有很好的可溶液加工性。
2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、一种二维共轭微孔聚合物纳米片的制备方法,其特点在于:将前驱单体与无机盐晶体均匀混合,前驱单体在无机盐表面通过高温c-c偶联聚合后,再去除无机盐粒子,即获得目标产物二维共轭微孔聚合物纳米片。具体包括以下步骤:
4、s1、将多卤代芳香族化合物作为前驱单体溶于有机溶剂中形成溶液,随后将所述溶液均匀地分散于无机盐中,在烘箱中烘干有机溶剂得到前驱单体与无机盐的混合物;
5、s2、将所述混合物置于管式炉中,在惰性气体保护下高温加热,使多卤代芳香族化合物在无机盐晶体表面脱卤素、自交联得到产物;
6、s3、去除无机盐粒子,收集产物并冷冻干燥,即获得二维共轭微孔聚合物纳米片。
7、进一步地,所述多卤代芳香族化合物为以下结构式中的一种:
8、
9、进一步地,步骤s1中,所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、乙醇和异丙醇中的一种,所述无机盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种。
10、进一步地,步骤s1中,前驱单体与无机盐的质量比为1:3000-6000。
11、进一步地,步骤s1中,所述烘干的温度为50℃-60℃、时间为12h-24h。
12、进一步地,步骤s2中,所述惰性气体为氩气或氮气,所述高温加热的温度为200℃-650℃,保温时间为30min-5h,升温速率为5℃/min,降温速率为5℃/min。
13、进一步地,步骤s3中,去除无机盐粒子的方法是利用超纯水溶解无机盐并减压抽滤后收集产物。
14、本发明所制得的二维共轭微孔聚合物纳米片在不同的有机溶剂中有较好的分散性,可以通过抽滤加工成厚度可控的大面积膜。
15、本发明的有益效果体现在:
16、本发明通过多卤代芳香族化合物作为前驱单体,与无机盐粒子按一定质量比均匀混合,前驱单体在高温下升华脱卤素后,c-c偶联在无机盐粒子表面聚合成较薄的二维共轭微孔聚合物纳米片层,其具有优良的热稳定性和化学稳定性,同时具有很好可溶液加工性。
1.一种二维共轭微孔聚合物纳米片的制备方法,其特征在于:将前驱单体与无机盐晶体均匀混合,前驱单体在无机盐表面通过高温c-c偶联聚合后,再去除无机盐粒子,即获得目标产物二维共轭微孔聚合物纳米片。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述多卤代芳香族化合物为以下结构式中的一种:
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤s1中,所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、乙醇和异丙醇中的一种,所述无机盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤s1中,前驱单体与无机盐的质量比为1:3000-6000。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤s1中,所述烘干的温度为40oc-60℃、时间为12h-24h。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤s2中,所述惰性气体为氩气或氮气,所述高温加热的温度为200℃-650℃、保温时间为30min-5h。
8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤s3中,去除无机盐粒子的方法是利用超纯水溶解无机盐并减压抽滤后收集产物。
9.一种权利要求1~8中任意一项所述制备方法所制得的二维共轭微孔聚合物纳米片。
10.根据权利要求9所述的二维共轭微孔聚合物纳米片,其特征在于:所述二维共轭微孔聚合物纳米片可以通过抽滤加工成厚度可控的膜。