基于噻吩多孔聚合物的制备、表征及其气体吸附性能研究

发布时间：2017-12-18 16:37

  本文关键词：基于噻吩多孔聚合物的制备、表征及其气体吸附性能研究

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【摘要】：由碳、氢、氧、氮、硼等轻质元素组成,通过共价键连接,并且具有较大的比表面积和大量微孔,这样的聚合物被称为有机多孔材料。和传统的多孔材料(例如:活性炭、沸石、分子筛)相比较,有机多孔聚合物是一种新型的多孔材料,因为其具有较低的骨架密度、较高的比表面积、较高的化学和热稳定性和多样的骨架分子结构等特点。这些优异的特点使有机多孔材料在非均相催化,气体吸附与分离,储能等方面有着广泛的应用。因此,有机多孔材料作为一个研究热点,这些年得到了快速的发展。本论文中制备了一系列含硫量较高的噻吩多孔聚合物,对它们的化学结构进行了表征,并研究了其在气体吸附方面的应用。第一部分:全噻吩有机多孔聚合物的制备、表征及其气体吸附的研究设计合成了两种新颖的全噻吩单体四噻吩并[1,2-b:4,3-b':5,6-b'':8,7-b''']环辛四烯,苯并[1,2-b:3,4-b':5,6-b'']三噻吩,这两种单体分别经过无水三氯化铁氧化聚合得到了两种新颖的全噻吩有机共轭多孔聚合物(ThPOP-1和ThPOP-2)。这两种多孔聚合物经过傅里叶变换红外光谱,固体13C CP/MAS NMR,X射线光电子能谱进行化学结构表征。氮气的吸附 脱附曲线表明,两种聚合物的比表面积分别为1050和160 m2g-1。二氧化碳吸附曲线表明,在273 K和1.0 bar条件下,ThPOP-1具有二氧化碳吸附量为15.0 wt%,高于ThPOP-2的二氧化碳吸附量(4.0 wt%)。在77 K和1.0 bar条件下,ThPOP-1的氢气吸附量为2.23 wt%,高于ThPOP-2的氢气吸附量(1.03 wt%)。第二部分:含噻吩有机多孔聚合物的制备、表征及其气体吸附的研究以乙烯基和苯环为中心核,设计并合成了四种含噻吩单体1,1,2,2-四(2-噻吩基)乙烯,1,3,5-三(2-噻吩基)苯,1,2,4,5-四(2-噻吩基)苯,1,2,3,4,5,6-六(2-噻吩基)苯,利用无水三氯化铁氧化聚合分别制备了四种含噻吩共轭微孔聚合物ThPOP-3,ThPOP-4,ThPOP-5和ThPOP-6。这些含噻吩共轭微孔聚合物经过傅里叶变换红外光谱和固体13C CP/MAS NMR进行化学结构表征。氮气的吸附 脱附曲线表明,以乙烯基为中心核的聚合物ThPOP-3具有的BET比表面积比较低,仅为346 m2 g-1。以苯环为中心核的三种聚合物的BET比表面积比较高,均超过1000 m2g-1。四种聚合物的孔径分布均小于2 nm,都属于微孔材料。二氧化碳的吸附曲线表明,273K和1.0 bar条件下,以苯环为中心核的三种聚合物对二氧化碳具有较好的吸附性能,其中ThPOP-4的二氧化碳吸附量最高,为15.34 wt%。77 K和1.0 bar条件下,ThPOP-5的氢气吸附量最高,为2.17 wt%。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O633.5;O647.33

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本文编号：1304878