二茂铁基多孔有机高分子的可控合成与及其性能研究
本文选题:多孔有机高分子 + 二茂铁 ; 参考:《湖南科技大学》2017年硕士论文
【摘要】:近年来,因为多孔高分子材料在气体的存储和分离等方面具有潜在的应用前景,基于”Bottom-Up”合成新型多孔有机高分子材料得到广泛关注对于新能源的开发,缓解温室效应有重要的意义。本文以采用二茂铁单元为链接单体一步法合成金属多孔聚合物(Metal-containing Porous Organic Polymers)高分子材料,目的在于探索有机多孔高分子材料的结构多样性、聚合反应的多样性、材料稳定性、孔隙率以及其在与能源和环境相关领域的应用,并对材料进行了基本的表征及相关性质的研究。1.以“三明治”结构1,1’-二茂铁二甲醛和氮掺杂程度不同的间二胺单体为基础,成功实现醛胺脱水缩合得到了新型的二茂铁基多孔聚合物(MPOPs)。采用气体吸附仪测试了微孔孔隙率及其H2、CO_2、CH4吸附性能分析,表明以二茂铁为构筑单元明显提高材料的孔隙率(BET比表面积与孔体积)。MPOPs表现出优越的CO_2吸附性能,MPOP-3对二氧化碳的吸附值达到14.8wt%(273K/1bar),且MPOP-1和MPOP-2分别达到11.6wt%和10.4wt%,超过了绝大多数的有机多孔聚合物材料。MPOP-1表现出优秀的气体选择性吸附,即S(CO_2/CH4)和S(CO_2/N2)为5.95和40.2(273K/1bar)。氮掺杂高的聚合物,其单位微孔比表面积对CO_2吸附量大。MPOPs中含有大量的C=N和铁元素能极大地提高对CO_2的吸附能力。2.以1,1’-二溴二茂铁和共轭程度不同的芳香端位炔基为基础,成功实现通过Sonogashrira偶联反应制备了新型的磁性二茂铁基共轭微孔聚合物(MF-CMP-1与MF-CMP-2)。随后,对材料进行了基本的表征及相关性质的研究。MF-CMPs材料表现出优秀的孔隙率,MF-CMP-1与MF-CMP-2的BET比表面积分别达519m2/g与356 m2/g,孔体积分别为0.57cm3/g与0.4 cm3/g。MF-CMP-1的CO_2饱和吸附值为1.45mmol/g(6wt%,273K/1bar),CO_2的吸附焓为27.2k J/mol,且CO_2对CH4的选择吸附性值为4.35。磁响应研究表明,共轭程度大的饱和磁化率高。MF-CMP-1与MF-CMP-2的饱和磁化率分别为0.805emu/g与2.41 emu/g。磁性多孔高分子材料将在工业废水吸附处理及快速磁分离等领域存在潜在的价值。3.以具有含氮富电子平面大环卟啉为中心单体与二茂铁二甲醛链接单体制备层状磁性二茂铁基亚胺共价有机网络(FMI-CON),对材料采用TGA、FIIR、13C CP/MAS NMR、XPS、TGA、SEM、HR-TEM及气体吸脱附等手段进行了表征。HR-TEM图片表明,FMI-CON显示出纳米级别的层状结构。FIM-CON的BET比表面积为602m2/g,孔体积为0.4 cm3/g。其中,微孔面积与微孔体积分别为263m2/g和0.12 cm3/g。FMI-CON材料的CO_2与CH4的饱和吸附值分别为11.2wt%与1.11wt%(273K/1bar),CO_2对CH4的选择吸附性值为4.97,CO_2对N2的选择吸附性值为27.98。磁响应研究表明,FMI-CON材料的饱和磁化率为1.82 emu/g。
[Abstract]:In recent years, due to the potential applications of porous polymer materials in gas storage and separation, the synthesis of new porous organic polymer materials based on "Bottom-Up" has received extensive attention for the development of new energy sources. Relieving Greenhouse Effect is of great significance. In this paper, metal porous polymer Metal-containing Porous Organic Polymers) polymer materials were synthesized by one-step method using ferrocene unit as linked monomer. The purpose of this study was to explore the structural diversity, polymerization diversity and material stability of organic porous polymer materials. Porosity and its applications in energy and environment related fields, and the basic characterization and properties of the materials were studied. A novel ferrocenyl porous polymer (MPOPsN) was successfully obtained by dehydration condensation of aldehydes based on "sandwich" structure (1), ferrocene-ferrocene (1) -ferrocene diformaldehyde and m-diamine monomer with different degree of nitrogen doping. The micropore porosity and the adsorption properties of H _ 2O _ 2C _ 2CH _ 4 were measured by gas adsorption apparatus. The results showed that ferrocene was used as the building unit to improve the porosity of the material obviously. The specific surface area and pore volume of the material showed excellent CO_2 adsorption performance. The adsorption value of carbon dioxide by MPOP-3 reached 14.8 wtcm / 1 barge, and the MPOP-1 and MPOP-2 reached 11.6wt% and 10.4wtrespectively, which exceeded the absolute value. Most organic porous polymer materials. MPOP-1 exhibit excellent gas selective adsorption. This is 5.95 and 40.2 / 273K / 1 / 1 / 1 / 1 of S / CO _ 2 / Ch _ 4 and S _ CO _ 2 / N _ 2 respectively. When the nitrogen doped polymer has high specific surface area, the adsorption capacity of CO_2 can be greatly improved by the large amount of Con N and Fe elements in the adsorbed amount of Con N and Fe in the polymer with large specific surface area per unit micropore. A novel magnetic ferrocenyl conjugated microporous polymer, MF-CMP-1 and MF-CMP-2N, was successfully prepared by Sonogashrira coupling reaction based on 1hlb-dibromoferrocenyl ferrocene and aromatic terminal alkynyl groups with different conjugation degree. Then, The basic characterization and related properties of MF-CMPs were studied. MF-CMPs showed excellent porosity. The specific surface area of MF-CMP-1 and MF-CMP-2 was 519m2/g and 356m2 / g, respectively, and the saturated adsorption value of CO_2 with pore volume of 0.57cm3/g and 0.4 cm3/g.MF-CMP-1 was 1.45 mmol / g and 0.4 cm3/g.MF-CMP-1, respectively. The adsorption enthalpy of MF-CMP-1 and MF-CMP-2 was 273K / 1 Barco _ 2. It is 27.2kJ / mol, and the selective adsorption of CH4 by CO_2 is 4.35. The results of magnetic response show that the saturation susceptibility of MF-CMP-1 and MF-CMP-2 with high conjugation degree is 0.805emu/g and 2.41 emu / g, respectively. Magnetic porous polymer materials will have potential value in industrial wastewater adsorption treatment and rapid magnetic separation. The layered magnetic ferrocenyl imide covalent organic network (FMI-CON) was prepared by using nitrogen-rich electron plane macrocyclic porphyrin as the central monomer and ferrocene diformaldehyde linked monomer. The material was characterized by TGA FIIR13C CP/MAS NMRX XPSN TGA TGA Sem HR-TEM and gas desorption. HR-TEM images show that FMI-CON shows a nanoscale layered structure. FIM-CON has a BET surface area of 602m2 / g and a pore volume of 0.4 cm ~ 3 / g. The saturated adsorption values of CO_2 and CH4 for 263m2/g and 0.12 cm3/g.FMI-CON materials are 11.2wt% and 1.11wt%, respectively. The selective adsorbability of CH4 for CO2 is 4.97% and 27.98wt% for N2, respectively. The magnetic response shows that the saturation susceptibility of FMI-CON is 1.82 emu / g.
【学位授予单位】:湖南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O634
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 温国华,旭昀,罗美华,盛显良;一些双二茂铁基烷的合成与表征[J];内蒙古大学学报(自然科学版);2000年06期
2 李保国,边占喜,曹立志,赵蔚;二茂铁基-1,1’-二烷基二茂铁甲醇的合成与性质[J];应用化学;2001年11期
3 徐兆瑜;;二茂铁的合成与应用[J];杭州化工;2001年04期
4 王晓丽,王艳学,边占喜;(二茂铁基、乙基二茂铁基)甲基丁胺的合成与表征[J];内蒙古石油化工;2003年01期
5 任红艳,李广洲,宋心琦;二茂铁化学的半个世纪历程[J];大学化学;2003年06期
6 蒋虹,陈维一,张雅文,沈宗旋;二茂铁氨基化合物的合成[J];合成化学;2004年02期
7 张首才,王丽影,刘士艳,孙雪梅;2-二茂铁基-2-丁醇的合成[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2005年01期
8 卓馨;;乙酰二茂铁的合成与性质测定[J];宿州学院学报;2006年06期
9 景崤壁;徐峰;徐伟;颜朝国;;含二茂铁基树枝状化合物研究进展[J];有机化学;2007年04期
10 肖陆飞;;二茂铁的发现、制备及其应用[J];滁州职业技术学院学报;2009年01期
相关会议论文 前10条
1 柴凤兰;王春柳;王向宇;陶京朝;;新型含二茂铁基双亚胺钼(Ⅵ)催化剂的性能研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
2 樊佳;袁耀峰;王文峰;;4-二茂铁基-3,4-二氢-2(1H)-喹诺酮类衍生物的合成与表征[A];中国化学会第27届学术年会第06分会场摘要集[C];2010年
3 边占喜;张晓涛;;含二茂铁仲胺衍生物的合成研究[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集(上册)[C];2005年
4 赵文献;刘澜涛;王敏灿;宋毛平;;含二茂铁基氮杂环丁基甲酸酯的高效制备方法[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集(下册)[C];2005年
5 李树臣;白淑珍;李保国;;1′-烷基二茂铁基二甲基硅烷的合成[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集(下册)[C];2005年
6 俞豪杰;王立;;新型二茂铁基树枝状化合物的合成及在离子识别中的应用[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
7 李高伟;周艳丽;刘念;刘冠军;郭保国;赵文献;;具有接枝位点的二茂铁基氮杂小环叔醇的合成[A];中国化学会第27届学术年会第06分会场摘要集[C];2010年
8 刘伟;李霞;张碧;宋毛平;吴养洁;;二茂铁大环酰胺化合物的合成及性质研究[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集(上册)[C];2005年
9 宋毛平;刘伟;张本尚;郝新奇;张碧;吴养洁;;二茂铁酰基硫脲化合物的合成及性质研究[A];中国化学会全国第十三届大环化学暨第五届超分子化学学术讨论会论文选集[C];2006年
10 刘建敏;李大成;王大奇;窦建民;;二茂铁单甲酸双核铒配合物的合成与表征[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
相关博士学位论文 前10条
1 王亚琦;多二茂铁基吡啶和苯衍生物的合成及电化学性质研究[D];内蒙古工业大学;2014年
2 童荣柏;基于二茂铁/β-环糊精主客体相互作用的双组分水凝胶的制备与性能研究[D];浙江大学;2015年
3 戴力;新型二茂铁VA唑啉—膦配体的合成及其在不对称催化反应中的应用[D];北京理工大学;2015年
4 魏俊基;含二茂铁腈基聚合物及其电磁功能复合材料研究[D];电子科技大学;2015年
5 常银成;基于氧化态二茂铁构建多功能自组装纳米载体及其在药物/siRNA共运输中的应用[D];西北农林科技大学;2016年
6 连小春;新型多二茂铁基取代吡啶盐的分子设计、合成、表征及光电性质研究[D];华东师范大学;2005年
7 高敬民;二茂铁基化合物和二茂铁基聚合物及其接枝碳材料的合成、表征及应用研究[D];浙江大学;2012年
8 姚琳;基于金鸡纳碱、二茂铁等优势骨架的新型手性配体的设计、合成及其催化的不对称反应研究[D];第四军医大学;2016年
9 吴红飞;二茂铁苄基叔胺环金属化及在碳—碳偶联反应中的应用[D];天津大学;2007年
10 柴凤兰;二茂铁基亚胺钼(Ⅵ)配合物的合成、表征及催化环氧化性能研究[D];郑州大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 李根;二茂铁基多孔有机高分子的可控合成与及其性能研究[D];湖南科技大学;2017年
2 张晓涛;二茂铁氯代烃与伯胺反应的研究[D];内蒙古大学;2005年
3 徐南南;3-二茂铁基环辛烯的活性开环复分解聚合反应及其聚合物性质研究[D];内蒙古大学;2015年
4 张慧;碘促进的二茂铁联烯与含氮亲核试剂的加成反应研究[D];内蒙古大学;2015年
5 滕强;新型二茂铁配体的合成与表征及α-芳硫基酯的合成研究[D];内蒙古大学;2015年
6 曹爱娟;二茂铁键合硅胶固定相的制备及色谱性能研究[D];郑州大学;2015年
7 王晨君;钯催化二茂铁联烯、芳香卤化物与醇和酚的三组分反应研究[D];内蒙古大学;2015年
8 朱学友;[3]二茂铁环蕃β-二酮配合物和含偶氮基化合物的合成与性质研究[D];内蒙古大学;2015年
9 邓磊;二茂铁腙与苄溴的偶联反应及含二茂铁基共轭聚合物的合成研究[D];内蒙古大学;2015年
10 吴孔丽;二茂铁苯甲酰二肽类化合物的合成与性质研究[D];郑州大学;2015年
,本文编号:1897319
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/1897319.html