[发明专利]一种三嗪基多孔聚合物材料、Ag/三嗪基多孔聚合物催化剂及其将二氧化碳转化为炔酸的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种三嗪基多孔聚合物材料、Ag/三嗪基多孔聚合物催化剂及其将二氧化碳转化为炔酸的应用。

背景技术

随着气候变暖及能源危机的日益加剧，CO₂的捕集及转化已引起国际社会的广泛关注。有机骨架材料作为一种新型的多孔材料，由于其低骨架密度、高的比表面积、骨架可修饰性等优点，在CO₂吸附、分离领域具有广泛的应用前景。采用有机骨架材料作为吸附剂，高效、低能耗地捕集并原位转化CO₂为具有高附加值的化学品，对缓解温室效应及资源利用具有重要的科学价值和理论意义。

现有技术中，有机骨架材料有好多种，如偶氮类的多孔材料，以及N-卡宾多孔材料，这些材料都报道过二氧化碳捕集及原位转化，但它们大多数是将CO₂转化为碳酸酯，且所需反应条件苛刻，需要高压反应。

此外，目前CO₂捕集及转化领域存在的问题：(1) 若采用均相催化，则回收比较困难；而若是采用异相催化剂，则其比表面积低，对CO₂的吸附量低、不利于传质；(2) 在CO₂转化过程中，其条件非常苛刻，需高温高压。

因此，以CO₂为可再生原料的CO₂化学转化仍面临很大的挑战，还需不断深入探索和研究。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种三嗪基多孔聚合物材料、Ag/三嗪基多孔聚合物催化剂及其将二氧化碳转化为炔酸的应用。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种三嗪基多孔聚合物材料，其为炔键官能团化的三嗪基多孔聚合物，其结构式为：

。

本发明同时请求保护一种上述三嗪基多孔聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：

(1) 1,2-二（4-氰基苯基）乙炔(DCPE)的制备：将Pd(PPh₃)₄、CuCl、4-碘代苯甲腈溶于DMF溶液中，然后加入双(三甲基硅烷基)乙炔，抽真空通氮气保护，于70~90℃下恒温反应8~20小时；反应结束后冷却至室温，加入HCl终止反应；萃取、洗涤、干燥、分离、纯化、重结晶，即可得到1,2-二（4-氰基苯基）乙炔；

(2) 将上述1,2-二(4-氰基苯基)乙炔、无水ZnCl₂在红外灯下混合均匀，充分研磨后装入安瓿瓶中，于90~110℃下抽真空，干燥20~40小时；冷却至室温真空封管；

然后将管平放入加热炉内，升温加热至少40小时，降温至室温；开管；

将管内的混合物研磨后用水洗，再用盐酸除去多余的ZnCl₂，洗涤、抽提、干燥后，即可得到所述三嗪基多孔聚合物材料。

优选的，所述步骤(2)中的升温加热程序如下：依次于250℃处理10小时，300℃处理10小时，350℃处理10小时，400℃处理20小时。

本发明同时请求保护一种上述三嗪基多孔聚合物材料的应用，用于储存二氧化碳。

一种Ag/三嗪基多孔聚合物催化剂，在上述的三嗪基多孔聚合物材料上负载Ag，所述三嗪基多孔聚合物材料的结构式为：

。

本发明同时请求保护一种上述的Ag/三嗪基多孔聚合物催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1) 1,2-二（4-氰基苯基）乙炔(DCPE)的制备：将Pd(PPh₃)₄、CuCl、4-碘代苯甲腈溶于DMF溶液中，然后加入双(三甲基硅烷基)乙炔，抽真空通氮气保护，于70~90℃下恒温反应8~20小时；反应结束后冷却至室温，加入HCl终止反应；萃取、洗涤、干燥、分离、纯化、重结晶，即可得到1,2-二（4-氰基苯基）乙炔；

(2) 将上述1,2-二(4-氰基苯基)乙炔、无水ZnCl₂在红外灯下混合均匀，充分研磨后装入安瓿瓶中，于90~110℃下抽真空，干燥20~40小时；冷却至室温真空封管；

然后将管平放入加热炉内，升温加热至少40小时，降温至室温；开管；

将管内的混合物研磨后用水洗，再用盐酸除去多余的ZnCl₂，洗涤、抽提、干燥后，即可得到三嗪基多孔聚合物材料；