Page 96 - 《精细化工》2023年第1期

·88· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

率、结构多样、热稳定性好和高机械强度等优点，
在吸附领域引起关注。目前，HP 的制备和应用研究
已广泛开展 [9-11] 。LUO 等 [12] 以杂环芳烃分子（吡咯、
2
呋喃和噻吩）为单体制得 HP，其比表面积达 726 m /g；
RATVIJITVECH 等 [13] 以苯和苯胺混合物为原料，二

甲氧基甲烷为交联剂制得 HP，酰胺化反应提高了产
物比表面积和孔径，为气体吸附提供更多吸附位点； 向三口烧瓶中加入 0.3091 g 沥青和一定量的
李步怡等 [14] 用简单的含芳环化合物（苯、联苯、甲 DCM，磁力搅拌 30 min 后再向反应体系中加入
2
苯、氯苯等）制得 HP，比表面积高达 1300 m /g； 4.6365 g 无水三氯化铝，升温至 38 ℃反应 24 h，停
辛凡文等 [15] 以含官能团更复杂的煤裂化沥青为原料 止反应，冷却至室温。所得的固体用无水乙醇洗涤
3 次并索氏提取 24 h，然后在 80 ℃真空干燥 24 h，
制得 HP，将其用于甲烷吸附研究，吸附量达到
得到黑色粉末产物 HCPs。溶剂 DCM 不同用量（10、
4.62 mmol/g；高惠 [16] 则是采用沥青和煤焦油作为构
20、26.5、30、40 mL）下得到的产物分别标记为
筑单元制得 HP，其对环己烷的吸附量可达 1115 mg/g；
杨斌 [17] 采用酚醛树脂制得 HP，将其用于苯吸附性能 HCP-1、HCP-2、HCP-3、HCP-4 和 HCP-5，产物统
称为 HCPs。
研究，吸附量达 472 mg/g。然而，文献报道中关于
1.3 表征方法
HP 的制备普遍存在着原材料（构筑单元）合成困难、
采用 FTIR 对聚合物的表面官能团进行测定，
生产成本高、单体选择范围窄等问题，而以沥青为
使用衰减全反射法（ATR）进行样品测试，利用 ATR
构筑单元制备 HP 具有原料廉价易得的优势，且沥
附件能够对固体和液体样品直接取样分析。利用全
青基的 HP 对烷烃显示出了一定的吸附能力。目前，
自动比表面积与孔隙度分析仪在–196 ℃下进行
以沥青为原料制备 HP 并应用于气体吸附的研究相
HCPs 比表面积和孔结构的测试和分析。热性能测
对较少，而对于芳烃类、酯类及醇类 VOCs 的吸附
试：利用热重分析仪进行热稳定性测试，升温速率
研究还鲜见报道。
10 ℃/min，升温范围为室温~800 ℃。SEM 测试：
本文以廉价的沥青为原料，二氯甲烷（DCM） 利用扫描电子显微镜在加速电压 200 kV 下测定
为溶剂和交联剂，利用外交联法制备 HCPs，并对 HCPs 形貌。
HCPs 进行了结构表征；探讨了溶剂用量对 HCPs 结 1.4 VOCs 吸附实验
构、形貌以及对 VOCs（芳环类如邻二甲苯、甲苯， 静态吸附实验：取 200 mg HCP-1 放到预先称量
酯类如乙酸乙酯、乙酸甲酯，醇类如甲醇、异丙醇） 好的玻璃片上，然后将其放置到含有饱和 VOCs 蒸
吸附性能的影响。该方法对研究 HCPs 具有重要意 汽的密闭环境中（25 ℃下分别将 200 mL 的邻二甲
义，且制备的聚合物在 VOCs 治理领域具有重要的 苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲醇、异丙醇液
应用价值。 体装入口内径为 210 mm 干燥皿中密闭静置 24 h，
使干燥皿中 VOCs 气体达到饱和），在一定的时间段
1 实验部分 （2、5、16、28、43 和 48 h）将 HCPs 取出并称重。
HCP-2、HCP-3、HCP-4、HCP-5 均采用与 HCP-1
1.1 试剂与仪器
相同的实验步骤。利用式（1）计算 VOCs 的静态饱
DCM（质量分数≥99.5%），分析纯，上海阿拉
和吸附量（以下简称吸附量）。
丁生化科技有限公司；邻二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、
Q  (m  m 0 ) / m （1）
0
乙酸甲酯、甲醇、异丙醇、无水乙醇、无水三氯化
式中：Q—静态饱和吸附量，mg/g； m —吸附前
铝（AlCl 3 ），分析纯，天津市大茂化学试剂厂。 0
HCPs，质量，g； m —吸附后 HCPs 质量，g。
Nicolet iS5 型傅里叶变换红外光谱仪，美国赛
吸附循环实验：将静态吸附后的 HCPs 称重（净
默飞世尔科技公司；TriStar Ⅱ 3020 型全自动比表
重，记录质量为 m 1 ）放入玻璃管内，在 110 ℃下通
面积与孔隙度分析仪，美国麦克默瑞提克（上海）
入氮气进行吹扫脱附 5 h 后，将其放入真空干燥箱
仪器有限公司；SDT Q600 型热重分析仪，美国 TA
内 100 ℃脱附 5 h，记录脱附后样品质量（净重，
仪器公司；S-4800-Ⅰ型扫描电子显微镜，日本日立
记录质量为 m 2 ）。通过对比脱附前后 HCPs 质量的差
公司。 值（m 1 –m 2 ）判断脱附是否完全，脱附前后 HCPs 的
1.2 HCPs 的合成 质量差值越接近已吸附 VOCs 的质量说明脱附越完
HCPs 的合成路线如下所示。 全。将脱附后的 HCPs 进行下一次静态吸附实验，