基于席夫碱反应的晶态有机多孔材料的设计、合成及性质研究

发布时间：2021-05-19 04:37

　　晶态有机多孔材料包括有机分子笼（OMCs）以及共价有机框架化合物（COFs）,它们大多采用动态共价化学（DCC）构筑,不仅具有质轻、比表面高、稳定性好等优点而且还具有结构可设计性,功能可调控性等特点,已在气体存储与分离、催化、传感以及储能等显示出巨大的应用价值。然而,OMCs及COFs中还有许多问题亟待解决。对于OMCs,首先要解决其产率低、提纯难的问题。其次,从应用角度来看,需攻克OMCs的定向功能化以及大尺寸空腔构筑的难题。对于COFs,构筑基元的扩充、功能单元的定向引入以及新应用领域的开发是该领域的重要挑战。基于此,本文通过一类DCC反应即席夫碱反应,可控设计、合成一系列单分散的有机分子笼,再到二维、三维的框架材料。从结构设计入手解决了 OMCs及COFs的高效合成以及定向功能化的问题,并探究了它们的结构与性质之间的关系,开发了有机多孔材料的新用途。主要的研究成果如下:1.通过模板合成法与席夫碱反应的结合高效构筑了卟啉有机分子笼。仅在室温静置的条件下即可定量合成卟啉分子笼,解决了分子笼合成步骤复杂、产率低、分离提纯困难等问题。并且通过扩散法得到了目标分子笼的单晶,进一步解析后,对... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 有机多孔材料的研究概况
    1.2 有机分子笼与共价有机框架化合物的区别与联系
        1.2.1 有机分子笼与共价有机框架化合物的共同点
        1.2.2 有机分子笼与共价有机框架化合物的区别
        1.2.3 有机分子笼与共价有机框架化合物的联系
    1.3 有机分子笼
        1.3.1 有机分子笼的反应类型
        1.3.2 有机分子笼的功能化
        1.3.3 有机分子笼的应用
    1.4 共价有机框架化合物
        1.4.1 共价有机框架化合物的拓扑设计
        1.4.2 共价有机框架化合物的反应类型
        1.4.3 共价有机框架化合物的功能化
        1.4.4 共价有机框架化合物的应用
    1.5 本论文的选题依据及研究思路
    1.6 参考文献
第二章 模板法高效合成卟啉有机分子笼
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与仪器
        2.2.1 主要试剂
        2.2.2 主要仪器
    2.3 合成部分
        2.3.1 原料合成
        2.3.2 cage-1的合成
        2.3.3 cage-2的合成
    2.4 表征部分
        2.4.1 cage-1的表征
        2.4.2 cage-2的表征
    2.5 结果与讨论
    2.6 本章小结
    2.7 参考文献
    2.8 本章附图
第三章 模板法控制合成不同大小的卟啉有机分子笼
    3.1 引言
    3.2 实验试剂与仪器
        3.2.1 主要试剂
        3.2.2 主要仪器
    3.3 合成部分
        3.3.1 cage-3的合成
        3.3.2 cage-4的合成
    3.4 cage-3及cage-4的表征
        3.4.1 cage-3的表征
        3.4.2 cage-4的表征
    3.5 结果与讨论
    3.6 本章小结
    3.7 参考文献
    3.8 本章附图
第四章 设计合成[4+6]三嗪基分子笼:结构、性质及气体分离方面的应用
    4.1 引言
    4.2 实验试剂与仪器
        4.2.1 主要试剂
        4.2.2 主要仪器
    4.3 合成部分
    4.4 表征部分
        4.4.1 核磁数据
        4.4.2 质谱分析
        4.4.3 红外光谱分析
        4.4.4 X-射线单晶衍射
        4.4.5 紫外光谱分析
        4.4.6 荧光光谱分析
        4.4.7 电化学测试
        4.4.8 热重分析
        4.4.9 气体吸附与分离
    4.5 结果与讨论
    4.6 本章小结
    4.7 参考文献
    4.8 本章附图
第五章 四硫富瓦烯基共价有机框架化合物的定向构筑及其半导体性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验试剂与仪器
        5.2.1 主要试剂
        5.2.2 主要仪器
    5.3 合成部分
        5.3.1 TTF-Ph-CHO的合成
        5.3.2 模板化合物的合成
        5.3.3 TTF-COF的制备
        5.3.4 碘蒸气处理及电导率的测定
    5.4 表征部分
        5.4.1 红外光谱
        5.4.2 ~(13)C固体核磁分析
        5.4.3 元素分析
        5.4.4 气体吸脱附测试
        5.4.5 粉末X-射线衍射分析及理论计算
        5.4.6 扫描电镜分析
        5.4.7 热稳定性分析
        5.4.8 电化学性质
        5.4.9 电子自旋共振波谱
    5.5 结果与讨论
        5.5.1 半导体性能分析
        5.5.2 碘掺杂后XRD变化
    5.6 本章小结
    5.7 参考文献
    5.8 本章附图
第六章 基于AIEgen的三维共价有机框架化合物的设计合成及其在WLEDs的应用
    6.1 引言
    6.2 实验试剂与仪器
        6.2.1 主要试剂
        6.2.2 主要仪器
    6.3 合成部分
        6.3.1 模板化合物的合成
        6.3.2 3D-TPE-COF的合成
        6.3.3 COF涂覆的WLED的制备
    6.4 表征部分
        6.4.1 红外光谱
        6.4.2 ~(13)C固体核磁图谱分析
        6.4.3 元素分析
        6.4.4 气体吸附测试
        6.4.5 粉末X射线衍射分析及理论计算
        6.4.6 扫描电子显微镜
        6.4.7 热稳定性及化学稳定性研究
    6.5 结果与讨论
        6.5.1 固体紫外-可见光谱分析
        6.5.2 固体荧光光谱分析
        6.5.3 利用3D-TPE-COF作为探针检测爆炸物
        6.5.4 白光LED的光谱分析及光稳定性测试
    6.6 本章小结
    6.7 参考文献
    6.8 本章附图
第七章 总结与展望
攻博期间所获荣誉及参加学术活动
攻博期间发表论文及专利
致谢



本文编号：3195131