多孔有机聚合物的制备和气体吸附性能研究

发布时间：2020-12-24 06:23

　　多孔有机聚合物结合了“多孔”和“聚合物”的双重特点,在碳捕集、清洁能源储存、催化、光电材料等领域应用广泛。但是大规模制备具有结构可控、性能稳定优异的多孔有机材料依然是一个巨大的挑战。因此,在本论文中我们围绕多孔有机聚合物简易合成及应用这一主题,制备了古马隆树脂基超交联聚合物、二茂铁基超交联聚合物和聚异氰酸酯多孔聚合物及其碳材料四种多孔材料,并研究了其结构设计和气体吸附性能。主要内容如下:（1）选用价格便宜、来源广泛的古马隆树脂作为构筑单元,氯仿作为溶剂和交联剂,利用便捷、高效的傅-克烷基化反应成功构筑超交联微孔有机聚合物。刚硬的骨架和高交联度赋予了材料高热稳定性和酸稳定性。通过改变催化剂用量,可以调节材料的多孔结构。BET比表面积高达966 m2g-1。同时,大量掺杂到多孔框架中的杂原子可增强聚合物的气体吸附性能。在273 K/1 bar下,其最高CO2吸附达到14.60 wt%。因为高比表面积和微孔体积,在77.3 K/1 bar下,其H2吸附达到1.18 wt%。因此,古马隆树脂基超交联聚合物具有合成成本低、制备简单、材料比表面积高、结构稳定性好和气体吸附性能优异等特点,是一类可扩... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１合成Ｃ?

为了维持固有微孔，最有效的方法是通过融合的环结构或空间位阻抑??制构型的改变达到有效堆积。因此，构型上可以被固定的构筑单元和聚合物反应??非常重要。图１－２是合成ＰＩＭｓ的三类主要反应，包括苯并二氧六环聚合、Ｔｒ６ｇｅｒ??碱聚合反应、聚酰亚胺聚合反应［３２］。??ＰＩＭｓ与其他类型的多孔有机聚合物最大的不同是它没有形成交联结构，可??以溶解在有机溶剂中。ＰＩＭｓ经过旋涂或其他方法非常容易制备得到传感器材料、??气体分离膜材料和电化学应用材料［２Ｗ１］。这些材料与实际应用密切相关，因此，??大量关于ＰＩＭｓ合成制备的专利文章被发表。??ａ?丨丨０ｍｏｈ．?＿Ｆ＿ｆｏ；ａｒｗｉ??ＨＯ?＾?〇Ｈ?Ｆ＂?ｂ?Ｆ?、０，??Ｆｏｒ?ｅｘａｍｐｌｅ：?．?〇Ｎ?ＣＮ?＇??ＨＯ?人ＣＮ?（?ＲＭ－１?ＣＮ」??ｂ?＃??ＰＩＭ－ＴＢ??Ｆｏｒ?ｅｘａｍｐｌｅ：?．???Ｃ２?ＰＩＭ－ＥＡ－ＴＢ???Ｃ?ｉ?／？?丨?〇?０??Ｆｏｒ?ｅｘａｍｐｌｅ：?°?０?Ｅ?０?［＿?０?ｐｉｍ－ｐｉ?０??：修‘兩一祕脖??Ｅ６?＇￣＇?＇￣＇?ＰＩＭ－ＰＩ－１２??图１－２固有微孔聚合物的典型合成反应［３２］?（ａ）苯并二氧六环聚合（ｂ）?Ｔｒ６ｇｅｒ??碱聚合反应（ｃ）聚酰亚胺聚合反应??１．２．３共轭微孔聚合物??共轭微孔聚合物（ＣＭＰｓ）是一种由构筑单元连接具有７：共轭结构的三维无??定型网络。自从Ｃｏｏｐｅｒ小组发现ＣＭＰｓ以来，许多化学家和材料学家己经加入??其研宄当中［１６】。从分子设计角度看

Ｓｕｚｕｋｉ?父叉偶联席夫喊反应Ｄ５＿３７］、Ｙａｍａｍｏｔｏ?反应口］、Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ－Ｈａｇｉｈａｒａ??反应［１６’３９］、氧化偶联反应［３９，４（）］、环三聚反应［４１，４２］、傅－克反应［４３］等多种化学反应??（图１－３）。各种构筑单元结合不同化学反应就可以制备得到众多新型有机多孔材??料。从材料功能性角度看，ＣＭＰｓ具有独一无二的多孔和７１共轭结构，而且其结??构可以在分子水平上被设计和控制。多孔结构提供了大量开口空间，利于吸附或??者负载各种客体分子或金属离子，可以构筑超分子结构和有机无机杂化结构。所??以ＣＭＰｓ可以作为新型多孔材料应用于气体吸附储存、非均相催化、发光材料等??领域［１３，１４］。??Ｓｕｚｕｋｉ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ??￣？０＾ｘ?＊?ｈ〇ｂ＾Ｏ???Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ??Ｙａｍａｍｏｔｏ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ??＋?＾??Ｏｘｉｄａｔｉｖｅ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ??Ｓｃｈｉｆｆ－ｂａｓｅ?Ｒｅａｃｔｉｏｎ??￣ｗｖＯ＿ｎｈ２?＋??Ｐｈｅｎａｚｉｎｅ?Ｒｉｎｇ?Ｆｕｓｉｏｎ?Ｒｅａｃｔ


本文编号：2935154