吲哚基超交联微孔聚合物的构筑及其碘吸附性能研究
发布时间：2021-06-06 01:58
微孔有机聚合物（MOPs）是一类具有永久性孔结构的新型固体吸附材料,由于其具有高比表面积（Brunauer-Emmett Teller,BET）、低骨架密度、耐酸碱、高的物理化学稳定性等优点,常用于气体分离、电化学、气体储存、催化等领域。多孔有机聚合物的合成方式多种多样,并且孔径可调,易用官能团进行修饰,因此,在应用时常常比其他各类固体吸附材料更有优势。虽然MOPs具有以上一系列的优点,但是其工业化广泛应用却仍需进一步提高。原因是合成MOPs大多需要价格高昂的金属催化剂,或者需要高温高压等苛刻的实验条件,不利于工业化批量生产,使其在实际应用方面受到了很大的限制。放射性碘129I和131I来源于核废物和放射性医学诊断废物,其挥发性极强,具有很长的半衰期,一旦摄入人体,就有致畸和致癌风险,因此,吸附和分离这类高危物质一直是科学界的难题。研究证明,在聚合物网络中引入富电子基团可以增加多孔材料对碘的亲和力,因此,在本文中,制备了一系列的富电子吲哚基多孔有机聚合物,应用于挥发性碘单质及其作为溶质在有机溶液和水溶液中的捕获和吸附,以期为在解决核工业放射性...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工多孔材料的分类Fig.1.1Classificationofartificialporousmaterials
绪论31.3有机多孔聚合物1.3.1有机多孔聚合物的概述有机多孔聚合物，即多孔有机聚合物(POPs)，是材料科学界冉冉升起的明日之星，具有以下优点：(1)骨架多为轻元素(即C、H、B、O、N、F、S等)构成，因而骨架密度较低，保证聚合物网络有高的比表面积。(2)具有强健的热稳定性和化学稳定性。大多数POPs的分解温度在300oC以上，而且在分解温度以前骨架保持稳定不坍塌。耐强酸，强碱，耐盐，耐溶剂，在各种质子和非质子溶剂(如甲乙醇、NMP、DMF、甲苯、DMAC、DMSO、DCM、丙酮等)中均保持稳定。(3)骨架具有极高的灵活性。POPs是由各种有机官能团构成，可刚可柔，可亲水可疏水，相较于无机多孔骨架，更具有灵活性。(4)结构可设计可修饰性。有机化学的反应种类成千上万，可根据应用需求有目的性地引入官能团，然后聚合成任务特异性的POPs。也可以通过调控聚合物重复单元来控制聚合物的孔径结构，所以多孔有机聚合物相较于无机多孔材料，更容易设计和修饰。1.3.2有机多孔聚合物的应用POPs因其种类多样，且集诸多优点于一身，例如具有多级孔径分布、超轻的骨架密度、大的BET、强健的物理化学稳定性、结构设计多样性、骨架易修饰等，常用于气体的选择性吸附、分离、储存，多相催化，污水治理(重金属离子、染料等污染物的吸附)，化学传感器，电化学储能，超级电容器等领域(如图1.2)。图1.2多孔有机聚合物的应用Fig.1.2Applicationofporousorganicpolymer
加比表面积和调节孔径等属于常规的方法，而最近的研究发现，具有活性位点的微孔有机聚合物可以打破常规，即使具有低的比表面积也可以获得较高的吸附量。在增加比表面积的研究方面，比较突出的是H.-C.Zhou课题组研究的超高BET材料PNN-4[20]，其BET高达6461m2/g，在77K，1bar条件下，PTNN-4的总CO2储存量可达到2121mg/g，成为BET最高的有机多孔聚合物，并有希望成为用作CO2吸附的候选材料。通过调节聚合物孔径尺寸来调控CO2吸附效率和选择性的典型代表是浙江大学的J.Hu课题组研究的MOF材料[Cu(dpt)2(SiF6)]n[21](如图1.3)，通过调节出最合适的孔径大小，实现了对CO2吸附效果的优化，在0.15bar和296K的条件下，CO2吸附量为3.56mmol/g并且达到了CO2/N2选择性超过600的超高选择性，有希望成为一种用于从空气中分离CO2的多孔材料。图1.3材料[Cu(dpt)2(SiF6)]n孔径大小的调节Fig.1.3Material[Cu(dpt)2(SiF6)]nporesizeadjustment而近些年研究最火热的提高POPs对CO2吸附效率的方式是引入对CO2有高亲和力的基团，如富电子杂环、富电子的芳香衍生物等，这些基团的加入，能大幅降低骨
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国乏燃料后处理大厂建设的几点思考[J]. 李金英,石磊,胡彦涛. 核化学与放射化学. 2011(04)
[2]关于我国核燃料后处理/再循环的一些思考（英文）[J]. 顾忠茂,柴之芳. 化学进展. 2011(07)
[3]气态放射性碘捕集方法研究进展[J]. 刘玉珠,刘卉. 辐射防护通讯. 1996(06)
本文编号：3213357
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工多孔材料的分类Fig.1.1Classificationofartificialporousmaterials
绪论31.3有机多孔聚合物1.3.1有机多孔聚合物的概述有机多孔聚合物，即多孔有机聚合物(POPs)，是材料科学界冉冉升起的明日之星，具有以下优点：(1)骨架多为轻元素(即C、H、B、O、N、F、S等)构成，因而骨架密度较低，保证聚合物网络有高的比表面积。(2)具有强健的热稳定性和化学稳定性。大多数POPs的分解温度在300oC以上，而且在分解温度以前骨架保持稳定不坍塌。耐强酸，强碱，耐盐，耐溶剂，在各种质子和非质子溶剂(如甲乙醇、NMP、DMF、甲苯、DMAC、DMSO、DCM、丙酮等)中均保持稳定。(3)骨架具有极高的灵活性。POPs是由各种有机官能团构成，可刚可柔，可亲水可疏水，相较于无机多孔骨架，更具有灵活性。(4)结构可设计可修饰性。有机化学的反应种类成千上万，可根据应用需求有目的性地引入官能团，然后聚合成任务特异性的POPs。也可以通过调控聚合物重复单元来控制聚合物的孔径结构，所以多孔有机聚合物相较于无机多孔材料，更容易设计和修饰。1.3.2有机多孔聚合物的应用POPs因其种类多样，且集诸多优点于一身，例如具有多级孔径分布、超轻的骨架密度、大的BET、强健的物理化学稳定性、结构设计多样性、骨架易修饰等，常用于气体的选择性吸附、分离、储存，多相催化，污水治理(重金属离子、染料等污染物的吸附)，化学传感器，电化学储能，超级电容器等领域(如图1.2)。图1.2多孔有机聚合物的应用Fig.1.2Applicationofporousorganicpolymer
加比表面积和调节孔径等属于常规的方法，而最近的研究发现，具有活性位点的微孔有机聚合物可以打破常规，即使具有低的比表面积也可以获得较高的吸附量。在增加比表面积的研究方面，比较突出的是H.-C.Zhou课题组研究的超高BET材料PNN-4[20]，其BET高达6461m2/g，在77K，1bar条件下，PTNN-4的总CO2储存量可达到2121mg/g，成为BET最高的有机多孔聚合物，并有希望成为用作CO2吸附的候选材料。通过调节聚合物孔径尺寸来调控CO2吸附效率和选择性的典型代表是浙江大学的J.Hu课题组研究的MOF材料[Cu(dpt)2(SiF6)]n[21](如图1.3)，通过调节出最合适的孔径大小，实现了对CO2吸附效果的优化，在0.15bar和296K的条件下，CO2吸附量为3.56mmol/g并且达到了CO2/N2选择性超过600的超高选择性，有希望成为一种用于从空气中分离CO2的多孔材料。图1.3材料[Cu(dpt)2(SiF6)]n孔径大小的调节Fig.1.3Material[Cu(dpt)2(SiF6)]nporesizeadjustment而近些年研究最火热的提高POPs对CO2吸附效率的方式是引入对CO2有高亲和力的基团，如富电子杂环、富电子的芳香衍生物等，这些基团的加入，能大幅降低骨
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国乏燃料后处理大厂建设的几点思考[J]. 李金英,石磊,胡彦涛. 核化学与放射化学. 2011(04)
[2]关于我国核燃料后处理/再循环的一些思考（英文）[J]. 顾忠茂,柴之芳. 化学进展. 2011(07)
[3]气态放射性碘捕集方法研究进展[J]. 刘玉珠,刘卉. 辐射防护通讯. 1996(06)
本文编号：3213357
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