本发明属于共轭微孔聚合物材料领域，涉及一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴及其合成方法与应用。
背景技术：
1、以co2为主的温室气体的大量排放，已造成气温上升、环境破坏等严重的自然生态问题和经济衰退等社会经济问题，减少co2排放是缓解上述问题的重要途径。
2、ccus(carbon capture,utilization and storage)作为co2吸附分离的重要措施，已经在电力等相关行业进行深入探索和应用，例如燃烧后捕获、燃烧前捕获技术。而处于实验室研究阶段的技术包括生物固碳、过滤膜、(碳基、硅基和高分子)吸附剂吸附等。其中吸附剂吸附具有可重复利用、节能环保等优势。共轭微孔聚合物(conjucatedmicroporous polymers，cmps)是一种具有应用前景的物理性气体吸附剂，它具有化学结构稳定、比表面积超高、孔径结构均一等特征。另外，该类型高分子多孔聚合物，可以从分子设计的角度进行孔结构调控。要实现co2的大容量吸收，一方面要增大材料的比表面积、尽可能使材料孔径分布与co2的分子尺寸相近；另一方面，要增加高分子材料骨架上富电子的杂原子(例如o、n、s、f等)的数量，促进co2分子与富电子的原子、基团实现较稳定的相互作用。聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴是一种含n、f原子的共轭微孔聚合物，是一种有效的co2吸附剂。现有的合成方法中采用1,10-phenanthroline作为cui的配体，溶剂为邻二氯苯，聚合单体的产率较低，而且在反应过程中使用了2,2′-bipyridine和18-crown-6两种促进剂，使合成成本增加，对环境造成污染。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴及其合成方法与应用，反应成本更低，环境污染更小。
2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，包括以下步骤：
4、将2,7-二溴-9,9-二氟芴、咔唑、k2co3、cui和环己二胺混合，加入1,4-二氧六环，在保护气氛下加热反应，冷却后加入ch2cl2，过滤，收集有机液相，进行浓缩、纯化，得到2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴；
5、用chcl3分别溶解fecl3固体和2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴，得到fecl3溶液和2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴溶液；
6、在真空、保护气氛下，将2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴溶液加入fecl3溶液中，反应结束后，加入甲醇淬灭，搅拌、抽滤，得到棕色固体；
7、将棕色固体洗涤后，用盐酸分散，搅拌、抽滤、清洗，用甲醇、四氢呋喃进行索氏提取，干燥，得到聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴。
8、进一步的，所述2,7-二溴-9,9-二氟芴、咔唑、k2co3、cui和环己二胺的物质的量之比为50:100～150:300:120:6。
9、进一步的，所述1,4-二氧六环的加入体积与咔唑质量之比为0.01～0.3:1，所述ch2cl2的加入体积与2,7-二溴-9,9-二氟芴物质的量之比为5～30:1。
10、进一步的，所述fecl3固体与加入chcl3溶解过程的质量与体积之比为2～20:1。
11、进一步的，所述chcl3与2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴溶解过程的体积与质量之比为4～10:1，所述2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴溶液的加入量与fecl3溶液的体积比为5～1:1。
12、进一步的，所述保护气氛为氮气气氛，所述加热温度为90～120℃，加热时间为18～36h。
13、进一步的，所述2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴溶液和fecl3溶液反应温度为15～40℃，反应时间为3天。
14、进一步的，所述盐酸的浓度为6.0mol/l。
15、采用所述合成方法制得的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴，所述聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的比表面积为950m2/g，孔容为0.57cm3/g，平均孔径分布为3.2nm。
16、所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴在吸附co2气体中的应用，在1bar，273k条件下，吸附量为65.4cm3/g。
17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18、本发明提供一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，利用2,7-二溴-9,9-二氟芴、咔唑、k2co3、cui和环己二胺混合，加入1,4-二氧六环反应制备聚合单体2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴；再通过聚合反应得到聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴。本发明制备聚合单体2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴过程中的配体为环己二胺，溶剂为1,4-二氧六环，反应温度更低，该配合体系的反应效率更高，聚合单体2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的产率更高，反应更节能。在聚合反应过程中，当聚合单体的使用量相同时fecl3的使用量更少，反应在室温下进行，粗产物用6.0mol/l的盐酸处理，6.0mol/l的盐酸可以除去反应、后处理过程产生的铁的氧化物，更能降低使用成本，减少环境污染。
19、本发明合成的聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴化学结构稳定、比表面积超高、孔径结构均一，且可以重复利用，在1bar，273k条件下，对co2气体的吸附量为65.4cm3/g，是一种有效的co2吸附剂。
20、进一步的，本发明中没有用到促进剂，可以进一步降低反应成本，减少环境污染。
21、进一步的，聚合反应中，对含盐酸粗产物进行抽滤处理，使用6.0mol/l的盐酸处理时，相对更安全，且该浓度不会造成滤纸穿孔额碳化，抽滤效率更高。
1.一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，其特征在于，所述2,7-二溴-9,9-二氟芴、咔唑、k2co3、cui和环己二胺的物质的量之比为50:(100～150):300:120:6。
3.根据权利要求1所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，其特征在于，所述1,4-二氧六环的加入体积与咔唑质量之比为(0.01～0.3):1，所述ch2cl2的加入体积与2,7-二溴-9,9-二氟芴物质的量之比为(5～30):1。
4.根据权利要求1所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，其特征在于，所述fecl3固体与加入chcl3溶解过程的质量与体积之比为(2～20):1。
5.根据权利要求1所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，其特征在于，所述chcl3与2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴溶解过程的体积与质量之比为(4～10):1，所述2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴溶液的加入量与fecl3溶液的体积比为(5～1):1。
6.根据权利要求1所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，其特征在于，所述保护气氛为氮气气氛，所述加热温度为90～120℃，加热时间为18～36h。
7.根据权利要求1所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，其特征在于，所述2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴溶液和fecl3溶液反应温度为15～40℃，反应时间为3天。
8.根据权利要求1所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的合成方法，其特征在于，所述盐酸的浓度为6.0mol/l。
9.采用权利要求1～8任一项所述合成方法制得的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴，其特征在于，所述聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴的比表面积为950m2/g，孔容为0.57cm3/g，平均孔径分布为3.2nm。
10.权利要求9所述的一种聚2,7-二(氮咔唑基)-9,9-二氟芴在吸附co2气体中的应用，其特征在于，在1bar，273k条件下，吸附量为65.4cm3/g。
