基于芴衍生物的侧链工程策略提升羧基富集超交联聚合物的孔隙率与CO2捕集性能

《Separation and Purification Technology》：Improved porosity and CO 2 capturing capacity in carboxyl enriched hyper-cross-linked polymers via side chain engineering of fluorene derivatives based building units

本文提出了一种创新的酰胺基团"插入"策略，通过调控芴衍生物单体的羧基侧链结构，成功制备了具有分级孔隙和高比表面积（1947 m2 g?1）的羧基富集超交联聚合物（HCPs）。该材料在273.15 K/1.00 bar条件下CO2吸附量达20.03 wt%，CO2/N2选择性为33.17，为电子 withdrawing 功能化多孔聚合物的直接合成及CO2捕集材料设计提供了新思路。

　　

结果与讨论

如前所述，以芴基为主结构的芴衍生物具有更多交联反应活性位点，其羧基作为CO₂亲和基团可实现选择性CO₂吸附。这些结构特性使其成为构建带有电子 withdrawing 基团的功能性聚合物理想单体。基于此，我们通过一锅法弗里德尔-克拉夫茨烷基化反应，成功制备了一系列羧基富集多孔聚合物。

结论

电子 withdrawing 官能团会降低单体的反应活性，不利于直接合成用于CO₂吸附的聚合物。本研究提出酰胺基团"插入"策略，并以此为指导，采用侧链中插入不同数量酰胺基团的芴衍生物作为新型功能单体，制备了新型超交联聚合物。所制备的聚合物3具有1947 m² g^?1的BET比表面积，在273.15 K/1.00 bar条件下表现出优异的CO₂吸附性能（20.03 wt%）和CO₂/N₂选择性（33.17）。通过电荷密度分布模拟和静电势计算，进一步阐释了聚合物结构和CO₂吸附特性的独特变化规律。