面向碳捕集应用的多孔有机聚合物孔隙率调控

《Microporous and Mesoporous Materials》：Tuning the Porosity of Porous Organic Polymers for Carbon Capture Applications

　　

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  通过一种成本效益高的超强酸催化反应，合成了POPs家族。
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  获得了具有优异热稳定性的材料。
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  窄微孔性实现了有效的CO₂/N₂和CO₂/CH₄分子筛分。
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  即使在高压下，仍保持优异的CO₂/CH₄选择性。
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  是工业变压吸附（PSA）气体分离的有前景的候选材料。

节选片段

引言

能源和工业过程（如化工、钢铁、铁矿和水泥行业）中大量排放的二氧化碳（CO₂）是全球变暖的主要贡献因素，其根本原因在于对化石燃料（煤、石油和天然气）的持续依赖[1]。气候变化带来的挑战、确保能源安全的迫切需要以及追求经济稳定，已促使全球达成共识，将向清洁能源转型作为优先事项，这对生活质量至关重要

实验

有关市售试剂的详细信息，以及9,9'-螺二芴（SBF）、9,10-二甲基-9,10-二氢-9,10-亚乙基蒽（DMHEA）、1,3,5-三-(2-甲基苯基)苯（TMB）、1,3,5-三-(联苯)苯（TBB）和1-甲基吲哚啉-2,3-二酮（MI）的合成及光谱表征数据，详见支持信息（第1节）。

POPs的合成

Ho-POPs由具有不同几何构型的三元或四元芳香单体（结构单元）合成：(a) TPB、TMB、TBB（具有C₃对称结构）；(b) TR（具有D_3h对称性和三维桨轮结构）；或(c) SBF（含有诱导四面体C₄对称性的螺碳）。这些单体与I、MI或TF（交联剂）在超强酸介质中反应。此外，Co-POPs通过在体系中加入额外的双功能芳香单体BP或DMHEA（亲核性

结论

使用三种不同的活化酮（I、MI和TF）作为交联剂，与四元（SBF）或三元（TPB、TMB、TBB或TR）芳香单体结合，并可选地与双功能芳香单体（BP或DMHEA）共聚，合成了高度微孔的POPs。采用成本效益高、可规模化的方法，Ho-POPs和Co-POPs均以定量产率获得。

POPs的文本性质在很大程度上取决于其化学结构。S_BET值为

CRediT作者贡献声明

Cristina Alvarez：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、监督、资源、方法论、调查研究、概念构思。Laura Matesanz-Ni?o Matesanz Ni?o：撰写——初稿、验证、调查研究、形式化分析。Adrián G. del Campo：验证、调查研究、形式化分析。Aránzazu Martínez-Gómez：验证、调查研究、形式化分析。Alberto Castro-Mu?iz：验证、调查研究、形式化分析。Laura Palacio：监督。Alfonso González Ortega：

资金来源

本研究是I+D+I项目/资助PID2023-149594OB-C22的一部分，由MICIU/AEI/10.13039/501100011033/ERDF资助，一种建设欧洲的方式。此外，阿斯图里亚斯自治区政府通过科研小组支持项目（GRUPIN）提供了额外支持，该项目由科学、企业竞争力与创新局（SEKUENS）管理，项目编号为IDE/2024/000763。作者还感谢欧盟通过欧洲区域发展

利益冲突声明

? 作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的经济利益/人际关系：Angel E. Lozano报告称获得了西班牙科学创新与大学部提供的资金支持。Fabian Suarez-Garcia报告称获得了阿斯图里亚斯自治区政府提供的资金支持。如有其他作者，他们声明没有已知的竞争性经济利益或可能影响

致谢

作者感谢Leví López Vilanova在ICTP-CSIC固态NMR设施获得的固态NMR光谱，感谢Salvador Azpeleta在Burgos大学LTI的X射线衍射设施获得的WAXS光谱，以及感谢Alberto Santiago在Burgos大学Parque Científico的SEM-TEM显微设施获得的SEM图像。

Laura Matesanz Ni?o|Adrián G. del Campo|Aránzazu Martínez-Gómez|Alberto Castro-Mu?iz|Laura Palacio|Alfonso González-Ortega|Fabián Suárez-García|ángel E. Lozano|Cristina álvarez