[发明专利]一种高效吸附VOCs的有机变色材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效吸附VOCs的有机变色材料的制备方法，该方法利用酚酞为结构骨架，通过亚胺缩合和还原反应构建多孔变色吸附质材料，该类吸附质能够对多种VOCs分子实现快速、可逆的变色响应，同时具备快速吸附能力和大的吸附容量，其中对二氯甲烷的吸附容量高达2964mg/g。另外，该吸附质材料在加热条件下能够实现可逆脱附恢复原状，同时还具有极佳的循环稳定性。该有机聚合物有望应用于VOC污染物的传感、吸附分离等领域以及相关的污染物治理、环境治理等领域。

技术领域

本发明属于有机聚合物合成与大气污染技术领域，特别是涉及一种高效吸附VOCs的有机变色材料的制备方法。

背景技术

人类科技的不断发展一方面大大改变和提升了人们的生活方式和质量，另一方面也不可避免地造成了地球环境的污染。环境污染中大气污染和水污染成为危害人类健康的首要威胁。其中，由各种人造皮革、塑料、建材等释放出来的挥发性有机物(semi-volatileorganic compounds,VOCs)污染是室内空气污染的主要来源。因长期处于室内污染环境中而造成的病态建筑综合征正不断侵蚀着人类的健康。挥发性有机物是一种有机化合物的统称，目前在国际范围内并没有统一的定义。一般定义为熔点低于室温、沸点低于200～260℃的有机化合物的总称。根据如上定义，数百种物质可归入VOC行列，比如，甲醛、苯、甲苯、二氯甲烷、四氯化碳等等都是常见的VOC污染物。由于VOC污染物物理化学性质的多样性导致其污染范围和影响相当广泛，同时也给治理VOCs污染带来了极大的挑战。

目前治理VOCs污染的策略主要有吸附法和降解法。吸附法主要是采用一些如活性炭、硅胶、分子筛和氧化铝等作为有害气体吸附剂，去除空气中挥发性有机化合物，其优势在于吸附速度快，污染物浓度高、低的场合均可使用，且一般情况下可进行可逆脱附，其缺点在于对多种VOCs污染物难以同时吸附，且脱附条件一般较为苛刻。降解法则是在吸附剂的载体中加入一些活性化学物质，通过化学反应去除空气中有机化合物，其优点是能够同时对多种空气污染物起到催化氧化和吸附作用，但其缺点是使用寿命有限，需要定期更换材料。因此开发对多种VOCs污染物同时吸附的多孔材料具有十分诱人的前景。

发明内容

针对现有VOCs吸附质难以同时吸附多种污染物的短板，且可逆脱附条件较为苛刻，本发明提供了一种高效吸附VOCs污染物的变色材料的制备方法，提出利用酚酞为骨架构建多孔变色吸附质材料，该类吸附质可同时检测和吸附多种VOC分子，且具有大的吸附容量和吸附速率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种高效吸附VOCs的有机变色材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：利用酚酞作为原料通过达夫反应制备得到酚酞四醛；

第二步：将酚酞四醛与多胺化合物在有机溶剂中进行席夫碱缩合反应得到亚胺型聚合物；

第三步：所述亚胺型聚合物经过还原剂还原得到有机变色材料。

进一步地说，包括以下步骤：

第一步：酚酞、六亚甲基四胺、三氟乙酸在氮气保护下于100℃中反应10～48h得到酚酞四醛；

第二步：将酚酞四醛与多胺化合物于有机溶液中进行席夫碱缩合反应得到亚胺型聚合物,回流时间为4～24h，回流温度为60～150℃；

第三步：所述亚胺型聚合物与还原剂在反应温度下于乙醇中经过24～48h反应得到有机变色材料，所述反应温度为室温～120℃。

进一步地说，所述多胺化合物为环己二胺、乙二胺、三(2-氨基乙基)胺或对苯二胺等具备两个或两个以上胺基的伯胺化合物。

进一步地说，所述还原剂为硼氢化钠或氢化铝锂。

进一步地说，所述酚酞、六亚甲基四胺和三氟乙酸三者的摩尔配比为1:10:70。