Page 95 - 《精细化工》2023年第1期

第 40 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.40, No.1
20 23 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2023

功能材料
沥青基超交联聚合物的制备及其 VOCs 吸附性能

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王 琰，刘 欢，刘子欣，于浩然，赵风云，王建英
（河北科技大学 化学与制药工程学院，河北 石家庄 050018）

摘要：以沥青为原料，二氯甲烷（DCM）为溶剂和交联剂，无水三氯化铝为催化剂，通过改变交联剂用量制备
出一系列沥青基超交联聚合物（HCPs）（HCP-1、HCP-2、HCP-3、HCP-4 和 HCP-5）。用 FTIR、N 2 吸附-脱附、
SEM 和 TGA 对 HCPs 进行了结构表征。结果表明，DCM 与沥青成功交联，制得的 HCPs 的最高比表面积为 467
2
m /g，孔道以介孔为主，HCPs 热稳定性较高。静态吸附实验表明，HCPs 对含芳环类、酯类、醇类挥发性有机
物均有较好的吸附性能。其中，对邻二甲苯吸附量最高，为 437.89 mg/g，对甲醇吸附量最小，为 190.48 mg/g。
由 0.3091 g 沥青和 30 mL DCM 制得的 HCP-4 对邻二甲苯进行 4 次循环吸附实验，其对邻二甲苯的吸附量为新
鲜 HCP-4 吸附量的 91.51%。
关键词：沥青基超交联聚合物；多孔介质；挥发性有机气体；吸附剂；功能材料
中图分类号：TQ424.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 01-0087-06

Synthesis and VOCs adsorption performance of

pitch-based hyper-cross-linked polymers

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WANG Yan, LIU Huan, LIU Zixin, YU Haoran, ZHAO Fengyun, WANG Jianying
（School of Chemical and Pharmaceutical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang
050018, Hebei, China）

Abstract: A series of pitch-based hyper-cross-polymers (HCPs) (HCP-1, HCP-2, HCP-3, HCP-4 and
HCP-5) were prepared from anhydrous aluminum chloride catalyzed reaction of pitch and crosslinker
dichloromethane (DCM) by changing crosslinker content. The HCPs were then characterized by FTIR, N 2
adsorption-desorption, SEM and TGA. The results showed that DCM was successfully cross- linked with
2
pitch, and the HCPs displayed a main mesoporous structure with the highest specific surface area of 467 m /g
as well as a high thermal stability. Meanwhile, the static adsorption experiment indicated that HCPs showed
good adsorption capacities for VOCs such as aromatic rings, esters and alcohols, among which the
adsorption capacity of o-xylene and methanol was 437.89 mg/g and 190.48 mg/g respectively. The
adsorption capacity of HCP-4, prepared from 0.3091 g pitch and 30 mL DCM, still remained at 91.51%
after 4 recycles.
Key words: pitch-based hyper-cross-linked polymers; porous media; volatile organic gas; adsorbents;
functional materials

挥发性有机物（VOCs）是一类有机化合物的统 迫在眉睫。吸附法是处理 VOCs 经济有效的方法之
[1]
[8]
称 ，主要来自石油化工行业、汽车制造业、涂料 一 [6-7] ，吸附剂的选用是关键。传统吸附剂 有活性
加工业、家具制造业以及日常生活等 [2-3] 。近几年， 炭、沸石和分子筛等。市场应用量较大的活性炭存
随着工业生产规模加大，VOCs 的排放量呈现增长 在孔隙易堵塞和引发火灾等问题；沸石或分子筛价
[4]
趋势 。VOCs 多含酮类、烃类、芳环类、醛类、醇 格昂贵。因此，研发更高效、低成本的 VOCs 吸附
[5]
类、脂类、胺类等 有害物质，对人们生活环境和 剂一直是研究热点。
身体健康易造成极大危害。因此，对 VOCs 的治理 超交联聚合物（HP）具有大比表面积、高孔隙

收稿日期：2022-01-04; 定用日期：2022-09-15; DOI: 10.13550/j.jxhg20220005
作者简介：王琰（1998—），男，硕士生，E-mail：wy08092022@163.com。联系人：王建英（1973—），女，教授，E-mail：jenneywjy@163.com。