[发明专利]苯并咪唑连接三苯基咪唑的聚合物及其制备方法和用途

说明书

本发明提出一种苯并咪唑连接三苯基咪唑的聚合物，该聚合物是通过以下制备方法所制备的：首先将对苯二甲醛通过硫缩醛保护，进行安息香缩合反应，经氧化获得4,4‑二(1,3‑二硫戊环基)联苯甲酰，再咪唑成环，丁基取代咪唑氢，脱保护获得2,4,5‑三(4‑甲酰基苯基)‑1‑丁基‑咪唑；再将2,4,5‑三(4‑甲酰基苯基)‑1‑丁基‑咪唑与1,2,4,5‑苯四胺四盐反应，获得苯并咪唑连接三苯基咪唑的聚合物。该聚合物易于制备、低成本、吸附效果好的固体吸附剂，通过扩大聚合物的比表面积来增强气体吸附能力。

技术领域

本发明涉及一种聚合物及其制备方法和用途，具体涉及一种用于气体吸附的苯并咪唑连接三苯基咪唑的聚合物及其制备方法和用途，属于气体吸附剂领域。

背景技术

近年来，温室效应引起的全球气候变化已经逐渐成为备受重视的环境问题，二氧化碳作为温室效应的最大“贡献者”，其在大气中的含量正在与日俱增，并在不断加剧全球气候和生态的恶化。二氧化碳排放主要山化石燃料的燃烧导致，因此简单地减少二氧化碳排放势必会对工业发展与社会经济有影响。虽然各国已致力于开发绿色能源与新能源，但是尚没有达到普及应用的程度。而对于我国而言，正处于经济发展的黄金阶段，发展工业的同时，势必会引起碳排放的增加。二氧化碳捕集与封存(CCS)技术的开发，可以实现既减小对我国的经济发展的影响，又能达到降低二氧化碳气体排放的目的。

二氧化碳捕集技术主要有液体胺吸收、膜分离和吸附方法等。目前，主要是利用液体胺溶液来吸收二氧化碳，这种方法吸附量高、选择性能好、效率高，但仍存在着诸如对腐蚀设备、回收困难、易挥发、循环性能差等固有缺点，限制了其在工业上的进一步应用。膜分离技术效率低，操作复杂，一般很少用这种方法。近年来不断发展的吸附法通过采用固体吸附材料来吸附二氧化碳，具有吸附量高、无腐蚀、成本低等优点，弥补了上述两种方法的不足。对于捕获二氧化碳来说，固体吸附剂无疑是一个很好地选择，它在反应过程中将二氧化碳转化为固体形式，便于储存，运输和使用。纤维类，陶瓷材料及金属氧化物类，多孔材料类在吸附二氧化碳上各有特点。而总体上存在以下问题，技术成熟、来源广、易合成的材料吸附量普遍偏低，吸附量高的材料目前合成条件苛刻，能耗大，费用高，反应过程不易控制。

多孔材料广泛存在于自然界中，例如：木材、海绵、天然沸石等均是典型的多孔材料。多孔材料具有比表面积大、孔道尺寸可调控以及结构多样等特点。因此在催化、吸附、离子交换、生物医药、能源、环境、光电材料等领域有着广阔的应用前景。

经过大量研究，固体吸附剂吸附二氧化碳的研究领域中仍存在一些问题：目前采用多胺基的胺化试剂以及增大载体比表面积等方法可以适当的提高吸附二氧化碳的吸附能力，但提高的效果还有待进一步改善；其次，在固体吸附剂吸附二氧化碳的过程中普遍存在二氧化碳在载体孔道内扩散受阻的现象，降低了吸附剂对二氧化碳的吸附能力；再者，现有的固体吸附剂普遍耐热性较差，不足以达到特定条件(如高温烟道气)下的使用要求，限制了其应用空间。因此开发具有高耐热性、强二氧化碳吸附能力的固体吸附剂是该领域今后研究的重点。

发明内容

针对现有技术中用于吸附气体的固体吸附剂存在比表面积小、吸附能力弱等问题，本发明提出一种易于制备、低成本、吸附效果好的固体吸附剂，通过扩大聚合物的比表面积来增强气体吸附能力。本发明研发制备了一种苯并咪唑连接三苯基咪唑的聚合物，具有较大的比表面积，其中咪唑环等活性官能团以加强对二氧化碳的吸附。

根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种苯并咪唑连接三苯基咪唑的聚合物。

一种苯并咪唑连接三苯基咪唑的聚合物，该聚合物是通过以下制备方法所制备的：首先将对苯二甲醛通过硫缩醛保护，进行安息香缩合反应，经氧化获得4,4-二(1,3-二硫戊环基)联苯甲酰，再咪唑成环，丁基取代咪唑氢，脱保护获得2,4,5-三(4-甲酰基苯基)-1-丁基-咪唑；再将2,4,5-三(4-甲酰基苯基)-1-丁基-咪唑与1,2,4,5-苯四胺四盐反应，获得苯并咪唑连接三苯基咪唑的聚合物。

该聚合物具有以下结构式：