[发明专利]一种共轭微孔咔唑聚合物及其制备方法和应用以及一种荧光薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料领域，提供了一种共轭微孔咔唑聚合物及其制备方法和应用以及一种荧光薄膜及其制备方法。本发明将1,3,6,8‑四(4‑(9H‑咔唑‑9‑基)苯基芘在氧化剂诱导作用下进行氧化自聚合，得到共轭微孔咔唑聚合物。该聚合物具有良好的热稳定性和较小的孔径，由于在聚合物的结构中包括芘单元，其在紫外光照射下能够表现出较强的发光性，而且，该聚合物对PA具有极高的选择性和灵敏度，可以通过荧光猝灭的方法来检测PA；将该聚合物制成荧光薄膜后应用于硝基爆炸物的检测中，可以使检测更加方便，容易实施；并且作为一种共轭聚合物，该聚合物在光电池、细胞成像和光催化等领域也有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种共轭微孔咔唑聚合物及其制备方法和应用以及一种荧光薄膜及其制备方法。

背景技术

因为和国家安全、人民安全和环境保护息息相关，硝基爆炸物的检测已成为一个重要研究领域。硝基类爆炸物作为一种爆炸性强、危险性高的能源，可以作为爆炸装置的常用材料，由于它经常应用于烟花、皮革、染料等行业，会流入到土壤和江河湖泊中，污染造成严重的健康和环境问题。在这些具有高能量的化合物材料中，尤其需要对2,4,6-三硝基苯酚(PA)或2,4,6-三硝基甲苯(TNT)进行化学传感，因为它们在极低浓度下仍然具有高度爆炸性和毒性。但是传统的检测技术(包括表面增强拉曼光谱、循环伏安法、毛细管电泳和气相色谱-质谱法等)都操作复杂且价格昂贵。荧光猝灭传感是一种简单而灵敏的检测技术，目前已广泛应用于荧光金属有机骨架化合物(MOFs)材料中。

利用金属有机骨架化合物(MOFs)进行化学传感得到了广泛的关注，但由于MOFs内部配位键较弱，导致其稳定性较低，亲水性较强。与之相反的是，共轭微孔聚合物(CMPs)由于其在多相催化、气体分离储能、电子器件和化学传感等方面的应用，已经成为一种新型的多孔材料。作为纯有机多孔骨架的一种，CMPs表现出热稳定性高，表面积大，可调控的孔道结构，容易功能化等优点。此外，商业硝基炸药如PA或TNT，都具有缺电子基团-NO₂。由于CMPs可以作为供电子体与缺电子基团-NO₂相互作用，CMPs的多孔结构促进电子的有效迁移提高猝灭灵敏度。因此，CMPs的这些特点使其适用于危险爆炸物的检测。但是，目前能够应用于硝基爆炸物检测的CMPs很少，因此，迫切需要研发新的多孔材料用于快速检测硝基爆炸物。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种能够用于硝基爆炸物检测、灵敏度高、选择性好且热稳定性好的共轭微孔咔唑聚合物。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种共轭微孔咔唑聚合物，由1,3,6,8-四(4-(9H-咔唑-9-基)苯基芘自聚得到，具有式I所示结构：

本发明提供了上述方案所述共轭微孔咔唑聚合物的制备方法，包括以下步骤：

在氧化剂作用下，将1,3,6,8-四(4-(9H-咔唑-9-基)苯基芘在有机溶剂中进行氧化聚合反应，得到具有式I所示结构的共轭微孔咔唑聚合物。

优选的，所述氧化剂包括三氯化铁和/或过硫酸铵。

优选的，所述1,3,6,8-四(4-(9H-咔唑-9-基)苯基芘和氧化剂的摩尔比为0.4～0.6:0.25。

优选的，所述氧化聚合反应的温度为50～70℃，时间为20～30h。

优选的，所述1,3,6,8-四(4-(9H-咔唑-9-基)苯基芘由以下方法制备得到：

将1,3,6,8-四溴芘、4-(9H-咔唑-9-基)苯硼酸、碱性物质和钯催化剂在溶剂中进行Suizik偶联反应，得到1,3,6,8-四(4-(9H-咔唑-9-基)苯基芘。