CN102170966B - 高分子纳米聚合物介孔材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子纳米复合材料的制备方法，上述材料含有多种反应基或官能团，更具体地说，该方法包括以下步骤：将含气孔的固体材料在常温、常压下真空干燥；在反应器中，向上述经过真空干燥的固体材料添加第一有机溶剂，使用超声波振动器将第一有机溶剂分散到固体材料的气孔中并去除空气，使固体材料的表面被乙腈浸湿；相对于反应器内的固体材料和第一有机溶剂的混合物重量，添加一定量含反应基或官能团的物质，并搅拌；向反应器内加入聚合催化剂，并进行混合、聚合反应；聚合反应结束后，通过使用第二有机溶剂过滤和洗涤，以从产物中去除聚合催化剂及未反应的具有反应基或官能团的物质；以及，通过干燥从其中除去聚合催化剂及未反应的具有反应基或官能团的物质后的产物以便从产物中去除第二有机溶剂。

Description

高分子纳米聚合物介孔材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子纳米复合材料的制备方法，上述材料含有多种反应基或官能团，可作为吸附剂，通过吸附和吸收，分离对地球温室效应影响最大的温室气体-二氧化碳，也可作为吸附剂，通过与重金属反应，吸收和吸附以控制(去除)重金属。
背景技术
近来，为了减少并处理二氧化碳，已提出：燃烧后分离过程中的吸收法、吸附法、膜分离法，燃烧前分离过程中的脱碳法。
上述燃烧后分离过程中的吸收法，利用液态胺类吸收剂吸收并分离二氧化碳后，通过加热与胺基化学结合的二氧化碳，使其解吸而分离出高浓度二氧化碳。这时，胺类吸收剂与水一起使用，二氧化碳在溶液内的物质传递为可变因素。吸收二氧化碳的溶液在解吸过程中需要大量的能量，并且随着所使用的胺的氧化，必须进行额外的净化过程。因此，上述吸收法工序非常复杂，并且所需设备成本在目前提出的二氧化碳分离方法中最高，因而虽在分离大量二氧化碳时占居优势，但不适用于需要处理的二氧化碳的量少的情况。
另外，还有使用高温干式吸收剂的方法，如使用韩国注册专利10-0899306号“钙系高温二氧化碳吸收剂”时，虽然由于在二氧化碳和干式吸收剂的分离工序中能够直接获得高浓度的二氧化碳而存在优势，但是所需工作温度很高，干式吸收剂磨损带来的损失大。
并且，目前上述吸附法中主要利用压力变化或者温度变化的方法最为常见，但也有通过同时改变压力和温度进行分离的方法。这时使用的吸附剂主要有沸石分子筛或活性炭、碳分子筛。上述沸石分子筛虽然吸附效率高，但容易被燃气中存在的其他物质污染而产生问题。活性炭的吸附量比沸石要低，若进行物理吸附，在热解吸时需要高温条件，并且由于在高压环境下进行吸附以提高使用效率，因而需要额外的能源成本。
因此，为了提高二氧化碳吸附分离效率，通常在高压环境下进行，而此过程中较难分离出高浓度的二氧化碳，因而，需要经过繁复的步骤才能分离出高浓度二氧化碳。并且，吸附剂的二氧化碳吸附量很容易受到温度的影响，因而为了低温供料，在进行分离工序前需要进行冷却。不仅如此，水分的存在也会大幅减少吸附量，因此必须进行除水处理。总而言之，由于上述运行方式及其限制，该吸附法需要高能源成本，很难大规模投入使用。
至于上述膜分离法，也存在以下缺点：目前分离膜的制备成本很高；而且用于净化燃气的预处理设备成本很高；分离膜因污染而进行替换和净化所需的费用也很高。
发明内容
本发明为了解决如上所述吸附剂存在的问题而提出一种新概念材料的制备方法，该材料除了用于二氧化碳的分离，也可用于其它多个领域，该材料具有以下特点：水分对二氧化碳吸附量的影响很小或者完全不产生影响；与其他物理吸附剂相比，其使用温度高；根据排放气体管理规定，在通过废气过滤装置后的50℃-80℃温度下，也具有很高的吸附能力；以及在110℃以下会出现二氧化碳的解吸。因而本发明的目的在于提供含反应基或官能团的材料的制备方法，该材料可通过对气态或液态重金属的吸附、吸收作用进行分离，还可利用其反应基和官能团的取代作用用作多种催化剂，还可用作医药用品。
为了达到上述目的，本发明的高分子纳米聚合物介孔材料的制备方法包括：步骤(S10)，将有气孔的固体材料在常温、常压下真空干燥；步骤(S20)，在反应器中，向上述经过真空干燥的0.2wt％～50wt％的固体材料添加50wt％～99.8wt％的第一有机溶剂，使用超声波振动器将第一有机溶剂分散到固体材料的气孔中并去除空气，使固体材料的表面被第一有机溶剂浸湿；步骤(S30)，相对于经过上述步骤(S20)后的反应器内的固体材料和第一有机溶剂的混合物重量的10wt％～99wt％，添加1～90wt％含反应基或官能团的物质，并搅拌10-20分钟；步骤(S40)，向经过上述步骤(S30)的反应器内加入聚合催化剂，在上述反应器的表面温度保持在-20℃～100℃的状态下，进行混合、聚合反应10分钟-100小时；步骤(S50)，聚合反应结束后，使用第二有机溶剂洗涤和过滤反应生成物，以去除聚合催化剂及未反应的具有反应基或官能团的物质；以及步骤(S60)，通过干燥，从已除去聚合催化剂及未反应的具有反应基或官能团的物质后的反应生成物中，去除第二有机溶剂。
本发明的特征在于，使用多种介孔构造体，通过在上述介孔构造体的气孔内以及表面接枝或涂覆含反应基或官能团的物质，使得介孔构造体的内、外壁表面上都具有反应基或者官能团，以及将含反应基或官能团的物质聚合成聚合物，使其存在于介孔构造体的气孔内、外。以下，按照制备步骤，详细说明上述技术构成。
含与孔的固体材料干燥步骤(S10)
在本发明中使用的固体材料含气孔，使用选自二氧化硅、碳分子筛、沸石分子筛、氧化铝和氧化锆中的任意一种以上的材料。更为具体地，使用比表面积为300m2/g～3,000m2/g，平均气孔直径为1.5nm～30.0nm的介孔碳。
上述含气孔的固体材料在常温常压下经过真空干燥过程。
如果对上述固体材料不进行真空干燥，则会由于吸附在固体材料表面的物质降低单体的分散度，从而不能发生聚合反应或者降低聚合度。经过真空干燥，可得到在固体材料气孔内分散均匀的效果，并可达到适当的聚合度。
向固体材料的气孔分散第一有机溶剂的步骤(S20)
在反应器中，向0.2wt％～50wt％经过真空干燥的固体材料添加50wt％～99.8wt％的第一有机溶剂，使用超声波振动器向固体材料的气孔分散第一有机溶剂并去除空气，使固体材料的表面被第一有机溶剂浸湿。
上述固体材料的使用量不足0.2wt％时，由于固体材料的量不足，会出现气孔堵塞现象以及过度聚合的问题；若超过50wt％，则由于固体材料的量过多，会使聚合用单体的分散度降低，不能充分进行聚合。因此，相对于第一有机溶剂，上述固体材料的使用量优选为0.2wt％～50wt％。
上述第一有机溶剂为选自乙腈、丙酮、氯仿、氯乙烷(dimethylchloride)、甲基乙基酮、甲醇、甲苯、二甲苯、异丙醇、丙醇(propane alcohol)、醋酸正丙酯(normal propylacetate)、乙醚(ether)中的任意一种以上的溶剂。
上述第一有机溶剂的使用量少于50wt％时，单体和固体材料的混合程度不佳，分散得不充分；若超过99.8wt％，则单体和固体材料的浓度低，出现聚合度下降和反应时间延长的问题。因此，上述第一有机溶剂的使用量相对于固体材料优选为50wt％～99.8wt％。
使用超声波振动器向介孔材料的气孔内均匀地分散有机溶剂。这时，通过超声波可以替换气孔内的气体和有机溶剂，并且还可得到通过有机溶剂洗涤的效果。
若不使用上述超声波振动器，有机溶剂分散到气孔内需要很长时间，而为了使得分散更为彻底，优选在真空状态下使用超声波。也就是说，如果不使用超声波或者不维持真空状态，则难以得到充分的分散效果。
与含胺基物质的搅拌步骤(S30)
向经过上述步骤(S20)的反应器内，添加含反应基或官能团的物质并进行混合。
上述含反应基或官能团的物质为选自以下物质中的任意一种以上：
含硫反应基的噻吩(Thiophene)；
含氧反应基的甲基丙烯酸甲酯(methyl methaacrylate)；
含胺官能团的苯胺(aniline)；
NH基为官能团的聚吡咯(Polypyrrole)；
氟基为反应基的偏二氟乙烯(vinylidene fluoride)；
硫和氧为反应基的3，4-乙撑二氧基噻吩(3，4-ethylenedioxythiophene)；
氟化物为反应基的氟化乙烯基苯酚(Vinylphenol-fluoride)；
氧和氮为反应基的乙烯吡咯烷酮(vinylpyrrolidone)；
氟基为反应基的偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(vinylidenefluoride-hexafluoropropylene/PVdF-HFP)
上述苯胺(aniline)、聚吡咯(Polypyrrole)、丙烯酰胺(acrylamide)的官能团可与以下任意一种以上的官能团进行聚合反应或者被其取代。可选择的官能团有胺基(Amine)、硫醇基(thiol)、磺酸基(sulphonic acid)、氰基(cyano)、氯基(Cl)、氟基(F)、羧酸基(carboxylic acid)、酰胺基(amide)、重氮基(diazo)、酚基(phenol)、羰基(carbonyl)、羟基(hydroxyl)、醚基(ether)、磷酰基(phosphoryl)、硝基(nitro)、亚硝基(nitroso)、氮杂(azo)、腈(nitrile)、硫醚基(thioether)、硫代氨基甲酸酯(thiocarbamate)、硫酸氢盐(bisulphate)、氧阴离子(oxyanion)、杂环化合物(heterocyclic compounds)、邻菲咯啉复合物(1，10phenoanthroline complex)、烯烃(Alkenes)。
上述含反应基或官能团的物质的使用量，相对于反应器内的固体材料与第一有机溶剂混合物总量的10wt％～99wt％，应为1wt％～90wt％。若该使用量不足1wt％，聚合不充分；若超过90wt％，则会出现过度聚合、气孔堵塞等问题。所以，上述含反应基或官能团的物质的使用量优选为1wt％～90wt％。
向反应器添加含反应基或官能团的物质后，在常温下保持1-10分钟80kpa以下的真空度，然后在常压下使用超声波振动器的同时搅拌10-20分钟。
这时，在使用超声波振动器和机械搅拌器的过程中，如果保持真空时间不足1分钟，则含反应基或官能团的物质不能充分分散到气孔内；若超过10分钟，则含反应基或官能团的物质会过度填充到气孔内。因此，上述真空保持时间优选为1-10分钟。另一方面，如果超过绝对气压80kpa，则有机溶剂不能充分分散到气孔内，从而要保持80kpa以下的真空度。
并且，同时进行上述超声波振动和机械搅拌的时间不足10分钟，就会出现分散度不理想的问题；如果超过20分钟，则含反应基或官能团的物质的填充度反而会减少或者无助于改善分散度。因此，上述搅拌时间优选为10-20分钟。
使用聚合催化剂的聚合反应步骤(S40)
向经过上述步骤(S30)的反应器内加入聚合催化剂，将该反应器的表面温度保持在-20℃-100℃的情况下，照射20kHz-400kHz的超声波10分钟-100小时，使其进行混合聚合反应。
上述聚合催化剂有：三氯化铁(FeCl3)、三氯化铝(AlCl3)、铝化合物(Aluminium compounds)、三价铬化合物(chrom(III)compounds)、有机金属化合物(Organometallic compound)、过硫酸铵((NH4)2S2O8)、过氧化苯甲酰(Benzoyl peroxide)、杂多酸催化剂(Heteropolyacid catalyst)、过硼酸钠(Sodium perborate)、齐格勒-纳塔催化剂(Ziegler-Naha Catalyst)。上述聚合催化剂的使用量为碳摩尔比的1倍到1000倍。
在上述聚合反应中，若反应器的表面温度不足-20℃，会出现不能随聚合度形成完好形态的聚合材料的问题。若超过100℃，则可能会转变为其它结构。因此，上述聚合反应中反应器的表面温度优选为-20℃-100℃。
在反应器的表面温度为-20℃-100℃的条件下，上述聚合反应时间不足10分钟时，会出现不能随聚合度形成完好形态的聚合材料的问题。若超过100个小时，则可能会转变为其他结构。因此，上述聚合反应时间优选为10分钟-100个小时。
并且，如果上述超声波小于20kHz，聚合反应无法正常进行；若大于400kHz，会破坏聚合物或材料。因此，上述超声波优选为20kHz-400kHz。
上述聚合反应，以在常温常压下添加第一有机溶剂的0.5倍到20倍的丙酮而结束。
过滤洗涤未反应物的步骤(S50)
通过上述步骤(S40)完成聚合反应后，从反应物中过滤洗涤出聚合催化剂和未反应的含反应基或官能团的物质以及丙酮。
上述过滤洗涤过程中使用的第二有机溶剂为选自以下物质中的任意一种以上：蒸馏水、乙醇、异丙醇、甲醇、乙醚(醚，ether)、氯乙烷(dimethylchloride)、乙腈、丙酮、三氯甲烷、甲基乙基酮、甲苯、二甲苯、丙醇、醋酸正丙酯(normal propylacetate)。
干燥步骤(S60)
为了去除上述过滤洗涤步骤(S50)中使用的第二有机溶剂，在45℃-55℃下进行干燥。上述干燥过程也可以选择自然风干，但是为了快速彻底地干燥，在上述温度范围内进行热风干燥。
若干燥温度低于45℃，则不能达到完全干燥，并需要很长的时间。若超过55℃，则会使聚合物受损或转化。因此，上述干燥温度优选为45℃～55℃。
经过以上过程制备出来的含各种反应基或官能团的高分子纳米复合材料，除了用于二氧化碳的分离外还可用于其他多种用途。例如，可利用反应基或官能团来吸附重金属，可在气态或液态下使用。另外，根据本发明的材料可制成蜂窝状、岩层状或者珠状来使用。
利用与反应基或官能团的共价以及取代反应，可作为多种物质的共价或取代反应的催化剂来使用，也可以通过与多种有机化合物的反应作为药物载体或药物储存体使用。
即，通过含多种反应基或官能团的高分子纳米复合材料的气孔内、外的反应基或官能团与选自以化合物的形式或原子形式存在的Pt、Pd、Ag、Au、Ni、Fe、Mn、Cr、Ru、Rh、Mo、Ir、Re、W、Al、Mg、Na、K、Ca中的任意一种以上进行共价或取代反应，可作为药物载体、催化剂或吸附剂来使用。
另外，使用上述含反应基或官能团的材料，可为产生二氧化碳以及重金属的工艺，提供装有该吸附剂的二氧化碳或重金属分离器。
上述分离器，由填充吸附剂的吸附塔、可调节上述吸附塔温度的换热器和上述吸附塔上控制含有二氧化碳的输入气体和解吸时产生的高浓度二氧化碳及重金属的管路的控制装置所构成。根据需要，还可以增加吸附塔的数量或者另加压力控制器、管路调节器、流量调节器等，也可另组内部结构。
如上所述的本发明的技术构成，除此之外还可包括以下两个方面：
一、通过以下步骤制成二氧化碳分离以及重金属吸附剂、催化剂、医药品的储存体及载体来投入使用。
选自噻吩(Thiophene)、甲基丙烯酸甲酯(methyl methaacrylate)、苯胺(aniline)、聚吡咯(Polypyrrole)、偏二氟乙烯(vinylidene fluoride)、3，4-乙撑二氧基噻吩(3，4-ethylenedioxythiophene)、丙烯酰胺(acrylamide)、氟化乙烯基苯酚(vinylphenol-fluoride)、乙烯吡咯烷酮(vinylpyrrolidone)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene/PVdF-HFP)中的任意一种以上作为本发明中含反应基或官能团的物质与甲醇或丙酮混合配制溶液的步骤；
将上述配制溶液涂覆于多孔性碳以及二氧化硅的载体上进行聚合和承载的步骤；
上述涂覆、聚合、承载过程结束后，洗涤未反应的反应基或官能团的步骤；
经过上述洗涤过程，在真空状态以及30℃到70℃的温度下进行干燥的步骤。
二、通过以下步骤制得以下物质，例如：聚噻吩(Polythiophene)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methaacrylate))、聚苯胺(Ploy aniline)、聚吡咯(Polypyrrole)、聚3，4-乙撑二氧基噻吩(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene))、聚偏二氟乙烯(Poly(vinylidene fluoride))、聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)、聚氟化乙烯基苯酚(Polyvinylphenol-fluoride)、聚乙烯吡咯烷酮(Poly(vinylpyrrolidone))、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene(PVdF-HFP))等单体聚合在介孔纳米粒子气孔的高分子纳米复合体的形式，制成二氧化碳分离以及重金属吸附剂、催化剂、医药品的储存体及载体。
为了增加反应基或官能团的承载、涂覆量，在以下物质：噻吩(Thiophene)、甲基丙烯酸甲酯(methyl methaacrylate)、苯胺(aniline)、聚吡咯(Polypyrrole)、偏二氟乙烯(vinylidene fluoride)、3，4-乙撑二氧基噻吩(3，4-ethylenedioxythiophene)、丙烯酰胺(acrylamide)、氟化乙烯基苯酚(vinylphenol-fluoride)、乙烯吡咯烷酮(vinylpyrrolidone)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene/PVdF-HFP)中选择任意一种以上作为含反应基或官能团的物质与甲醇或丙酮混合，并添加聚合催化剂-三氯化铁来配制溶液的步骤；
将上述配制溶液在多孔性碳和二氧化硅载体上进行聚合、涂覆和承载的步骤；
上述涂覆、承载过程结束后，洗涤未反应的反应基或官能团的步骤；
经过上述洗涤过程之后，在真空状态以及30℃到70℃的温度下进行干燥的步骤。
根据本发明制得的含反应基或官能团的材料，单位质量或单位体积上存在较多的反应基或官能团，利用其反应基或官能团的取代及反应特性，可用于多种用途。它可以利用反应基或官能团的共价结合部分来使用，也可以利用官能团的取代部分来使用，而反应基或官能团本身可用于吸附分离二氧化碳来使用。可作为催化剂以及吸附剂来使用，在本发明的一个实施例中用于吸附二氧化碳时，由于具有大量亲二氧化碳的反应基或官能团以及其结构特性，二氧化碳吸附量很大。并且，反应基或官能团对二氧化碳的选择性很高，也不易受水分影响。与其他吸附剂相比，能在更高的温度下具有良好的吸附能力。解吸温度比吸收剂低，并且比固体吸附剂的解吸温度低，因此，可以实现快速吸附和解吸。虽然是一种固体吸附剂，但通常二氧化碳的实际分离过程是通过胺基和二氧化碳的共价结合而吸收的，因此，可以说是一种固体形态的化学吸收剂。从而可作为集化学吸收和物理吸附为一体的新概念固体吸收吸附剂使用的材料。
若在二氧化碳分离工程中使用该材料，效率高，使通过胺的化学吸收法和通过固体吸附剂的吸附法得以互补，使分离工程更加顺利且运营更加经济。从而可以分离出温室效应的罪魁祸首-二氧化碳，若小规模使用，可使室内环境更加清洁。
本发明的吸附剂采用了对人体无害的碳、二氧化硅表面以及气孔里存在反应基或官能团的形式，可将反应基或官能团用在多种领域。将反应基或官能团与医药品或化妆品进行共价结合，使其作为具有全效性的药物储存体被广泛使用。利用反应基或官能团与其他催化剂成分进行取代的特性，可作为燃料电池的催化剂等多种催化剂来使用。
并且可用作多种催化剂和药物载体，可以吸附、分离温室气体-二氧化碳和重金属，能够得到高浓度解吸以去除二氧化碳和重金属。从而可用于大规模排放二氧化碳的情况下进行的二氧化碳的分离，可有效防止温室效应，还可以降低重金属污染，提供更为清洁的室内环境。
附图说明
图1示出了根据本发明的高分子纳米聚合物介孔材料制备方法制作的材料的照片。
图2示出了根据本发明的高分子纳米聚合物介孔材料制备方法制作的材料的硫反应基的二氧化碳吸附性能的图。
图3示出了根据本发明的高分子纳米聚合物介孔材料制备方法的流程图。
具体实施方式
关于上述技术构成的具体内容，以下通过实施例进行详细说明。
实施例1：介孔碳噻吩聚合物的制备(噻吩介孔碳)
在常压反应器内，将比表面积为1,099m2/g，细孔体积为1.073m3/g，，细孔直径为4.84nm的介孔碳(CMK-3)1g在常温常压下真空干燥。
向上述经过干燥的介孔碳添加25cc乙腈[ALDRICH化学公司，美国]，再使用超声波振动器混合15分钟，向介孔碳的气孔内均匀分散乙腈，然后添加0.5g的噻吩，保持绝对压力30kpa的真空3分钟后，在常温常压下分别进行15分钟超声波振动和15分钟机械搅拌，使得分散均匀。
然后添加4g三氯化铁[ALDRICH化学公司，美国]，在常压反应器表面温度为5℃下，施以超声波振动1小时进行混合聚合反应。聚合反应完成后，添加丙酮[ALDRICH化学公司，美国]20cc，使聚合反应结束，而通过过滤从反应生成物中分离用作催化剂的三氯化铁和噻吩。
经过过滤分离后，添加甲醇[ALDRICH化学公司，美国]10cc，分离本发明的反应生成物材料和未反应物、催化剂三氯化铁和溶剂。这时，为了分离完全，在分离过程中利用丙酮[ALDRICH化学公司，美国]进行洗涤过滤。
之后将经过过滤的材料在50℃的真空干燥机中干燥1小时，完全去除有机溶剂。通过如上所述的方法制得的材料形状如图1所示。
实施例2：介孔二氧化硅噻吩聚合物的制备(噻吩，介孔二氧化硅 KIT-6)
制备方法与实施例1相同，其中将介孔碳替换为介孔二氧化硅KIT-6进行制备。
实施例3：介孔二氧化硅噻吩聚合物的制备(噻吩，介孔二氧化硅 MCM-41)
制备方法与实施例1相同，其中将介孔碳替换为介孔二氧化硅MCM-41。
实施例4：介孔二氧化硅噻吩聚合物的制备(噻吩，介孔二氧化硅 SBA-15)
制备方法与实施例1相同，其中将介孔碳替换为介孔二氧化硅SBA-15。
实施例5：介孔碳苯胺聚合物的制备(苯胺，介孔碳)
制备方法与实施例1相同，其中将噻吩[ALDRICH化学公司，美国]替换为苯胺[ALDRICH化学公司，美国]。
实施例6：介孔二氧化硅噻吩聚合物的制备(噻吩，胺接枝介孔二氧 化硅)
制备方法与实施例1相同，其中将介孔碳替换为介孔二氧化硅，并且为了提高气孔内的噻吩高分子与二氧化硅气壁的粘合力，使用接枝胺基的二氧化硅。
实施例7：介孔二氧化硅苯胺聚合物的制备(苯胺，介孔二氧化硅)
制备方法与实施例1相同，其中将上述噻吩[ALDRICH化学公司，美国]替换为苯胺[ALDRICH化学公司，美国]，将介孔碳替换为介孔二氧化硅。
根据本发明的材料，使用由二氧化硅、碳等组成的表面积大且气孔大的材料作为载体。由于如二氧化硅气凝胶，虽然表面积大但气孔小，因而其表面承载噻吩的量少，与材料表面的承载量相比较，内部气孔中承载噻吩的效率更大。因此，在多种二氧化硅材料中采用介孔二氧化硅或介孔碳效率更高，而上述碳，则采用介孔碳或碳纳米管更为有效。
并且，二氧化硅以及碳的表面和内部气孔中承载的反应基或官能团优选噻吩。通过这种形式制备出来的含有硫反应基的二氧化硅载体的一个使用例：通过硫反应基的作用吸附二氧化碳，在常压25℃下，使用该材料吸附二氧化碳，与目前性能最好的二氧化碳吸附剂-沸石分子筛相比，吸附二氧化碳更为有效。并且，在105℃下可实现完全解吸，与胺吸收剂相比可在更低的温度下进行二氧化碳的解吸，可作为在比使用沸石时更低的温度下得以完全解吸的优良的二氧化碳分离吸附剂。而且，还可作为多种官能团载体的基本材料，可应用于药品和化妆品等。
另一方面，根据本发明的材料作为单位重量中具有最大量的反应基或官能团而可用于诸多领域。作为一个实例，当作为二氧化碳的吸附分离剂使用时，可在吸附温度0℃到50℃下使用，并可在解吸温度90℃到110℃下使用。
实验例1
准备若干个内径为4mm的不锈钢(SUS-316)固定层反应器，为了测试根据实施例1到实施例7制得的材料中硫反应基的性能，分别设置在上述固定层反应器上，测得各个材料作为吸附剂的性能以及硫反应基的反应能力。
加入到上述固定层反应器进行吸附的二氧化碳为15.2％，供给速度保持在5cc/min。
实验进行时，将上述15.2％的二氧化碳输入到固定层反应器内，并将温度保持在25℃，通过在排出口测得二氧化碳的浓度测得二氧化碳的吸附量。调节反应器内部温度，通过如上所述的方法，测得吸附量随温度的变化，而得到相对于吸附剂的重量为25重量份的吸附量。
上述试验结果如图2所示。
如图2所示，试验结果表明二氧化碳吸附量大，这表明本发明的材料存在大量的反应基或官能团，并且气孔尺寸大于可实现二氧化碳的扩散的大小。
综上所述，本领域技术人员应该能够了解本发明可以在不改变其技术思想和必要特征的情况下，能够以其他具体形式实施。因此，以上所述的实施例仅作为示例性说明，而本发明不限定于此。
本发明的范围应解释为：不局限于上述具体实施方式部分的内容，本发明的权利要求书的意义和范围，以及由其等同概念得出的所有变更或变化的形式均包含在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种高分子纳米聚合物介孔材料的制备方法，所述材料含多种官能团，所述方法包括： 
步骤(S10)，将含气孔的固体材料在常温、常压下真空干燥； 
步骤(S20)，在反应器中，向上述经过真空干燥的0.2wt%～50wt%的所述固体材料中添加50wt%～99.8wt%的第一有机溶剂，使用超声波振动器将所述第一有机溶剂分散到所述固体材料的所述气孔中并去除空气，使所述固体材料的表面被所述第一有机溶剂浸湿； 
步骤(S30)，向经过上述步骤(S20)后的所述反应器内的所述固体材料和所述第一有机溶剂的10wt%～99wt%的混合物中添加1wt%～90wt%的含官能团的物质，在常温下保持1-10分钟80kPa以下的真空度，然后在常压下使用超声波振动器的同时搅拌10-20分钟； 
步骤(S40)，向经过上述步骤(S30)的所述反应器内加入聚合催化剂，在所述反应器的表面温度保持在-20℃～100℃的状态下，进行混合、聚合反应10分钟-100小时； 
步骤(S50)，所述聚合反应结束后，使用第二有机溶剂洗涤和过滤反应生成物，以去除所述聚合催化剂及未反应的含官能团的物质；以及 
步骤(S60)，通过干燥，从除去所述聚合催化剂及所述未反应的含官能团的物质后的反应生成物中，去除所述第二有机溶剂， 
其特征在于，所述含气孔的固体材料为选自二氧化硅、碳分子筛、沸石分子筛、氧化铝和氧化锆中的任意一种以上， 
所述含官能团的物质为选自噻吩、甲基丙烯酸甲酯、苯胺、聚吡咯、偏二氟乙烯、3,4-乙撑二氧基噻吩、丙烯酰胺、氟化乙烯基苯 酚、乙烯吡咯烷酮、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVdF-HFP）中的任意一种以上，并且 
所述聚合反应使用选自三氯化铁、铝化合物、三价铬化合物、有机金属化合物、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、杂多酸催化剂、过硼酸钠中的任意一种以上，通过照射10分钟-100小时20kHz-400kHz的超声波而实现。 
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为选自乙腈、丙酮、氯仿、氯乙烷、甲基乙基酮、甲醇、甲苯、二甲苯、异丙醇、丙醇、醋酸正丙酯、乙醚中的一种以上。 
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二有机溶剂为选自蒸馏水、乙醇、异丙醇、甲醇、乙醚、氯乙烷、乙腈、丙酮、三氯甲烷、甲基乙基酮、甲苯、二甲苯、丙醇、醋酸正丙酯中的任意一种以上。 
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过具有多种官能团的高分子纳米聚合物介孔材料的气孔内、外的官能团与选自以化合物形式或原子形式存在的Pt、Pd、Ag、Au、Ni、Fe、Mn、Cr、Ru、Rh、Mo、Ir、铼、W、Al、Mg、Na、K、Ca中的任意一种以上进行共价或取代反应，所述具有多种官能团的高分子纳米聚合物介孔材料可作为药物载体、催化剂或吸附剂来使用。 
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝化合物为三氯化铝，而所述有机金属化合物为齐格勒-纳塔催化剂。 
6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述官能团为反应基。 
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