含杂萘联苯及咔唑基微孔聚合物的合成及性能研究

发布时间：2020-10-30 07:33

　　 微孔有机聚合物材料具有比表面积大、骨架密度低、结构多样、孔隙结构易于调控的优势,在很多领域都展现出了非常好的应用潜力。本文选用含杂环、刚性、扭曲非共平面的杂萘联苯结构作为核心单元,从分子设计出发,制备了一系列不同类型的微孔有机聚合物材料。其中包括了通过Friedel-Crafts反应制备的超交联微孔聚合物以及通过氧化偶联反应制备的共轭微孔聚合物。主要内容如下:(1)通过超交联反应合成了超交联聚合物PMOP-Hs。PMOP-HA和PMOP-HB的比表面积分别为67 m~2 g~(-1)和85 m~2 g~(-1)。孔径分布主要在2 nm以上。在273 K,1 bar的条件下,拥有侧苯基的PMOP-HB具有较高的CO_2吸附量,达到6.8 wt%。通过起始斜率法计算PMOP-HB的CO_2/N_2和CO_2/CH_4的分离比分别为27和3.8。(2)从提高单体反应活性,增加反应位点出发,在结构单元中引入了高活性的刚性、杂环、共轭富电子体系的咔唑基团,通过超交联反应合成聚合物PCMOP-Hs。单体臂长较短的PCMOP-H1具有更高的比表面积分别为675 m~2 g~(-1),且具有较高的CO_2吸附量(12.1 wt%,273 K/1 bar),CO_2/N_2的分离比最高可达78(IAST法)。(3)通过氧化偶联反应合成了共轭微孔聚合物PCMOP-Os。单体臂长较短的PCMOP-O1的比表面积较大为472 m~2 g~(-1),同样,其具有较高的CO_2吸附量(8 wt%),CO_2/N_2和CO_2/CH_4的分离比分别为23和4。PCMOP-Os所具有的良好的π-共轭体系,使得PCMOP-Os具有良好的发光性能,对硝基芳烃类化合物有一定的选择性,低浓度时,硝基苯对PCMOP-Os的猝灭效率最高;高浓度时,2,4-二硝基甲苯对PCMOP-Os的猝灭效率最高。PCMOP-Os材料有作为硝基芳烃类化合物检测材料的前景。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O633.5
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 文献综述
    1.1 微孔材料
        1.1.1 微孔材料的概述
        1.1.2 吸附等温曲线与BET多分子层吸附测试
    1.2 微孔有机聚合物的概述
        1.2.1 超交联微孔有机聚合物（HCPs）
        1.2.2 共轭微孔有机聚合物（CMPs）
        1.2.3 共价三嗪环结构（CTFs）
        1.2.4 共价有机骨架材料（COFs）
        1.2.5 固有微孔聚合物（PIMs）
        1.2.6 其他
    1.3 有机聚咔唑的研究进展
    1.4 微孔有机聚合物的应用
        1.4.1 气体的吸附与储存
        1.4.2 荧光探针方面应用
        1.4.3 催化剂载体方面应用
    1.5 本文的研究思路以及创新点
2 杂萘联苯超交联微孔聚合物的制备与性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 测试仪器及方法
        2.2.3 单体合成
        2.2.4 PMOP-Hs的制备
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 单体与PMOP-Hs的合成与表征
        2.3.2 PMOP-Hs的孔结构表征
        2.3.3 PMOP-Hs气体吸附性能研究
    2.4 本章小结
3 含咔唑和杂萘联苯结构超交联微孔聚合物的制备与性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 测试仪器及方法
        3.2.3 单体合成
        3.2.4 PCMOP-Hs的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 单体与PCMOP-Hs的合成与表征
        3.3.2 PCMOP-Hs的孔结构表征
        3.3.3 PCMOP-Hs气体吸附性能研究
    3.4 本章小结
4 含咔唑基杂萘联苯共轭微孔聚合物的制备与性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 测试仪器及方法
        4.2.3 单体合成
        4.2.4 PCMOP-Os的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PCMOP-Os的合成与表征
        4.3.2 PCMOP-Os的孔结构表征
        4.3.3 PCMOP-Os的气体吸附性能研究
        4.3.4 PCMOP-Os的荧光性能研究
        4.3.5 PCMOP-Os在硝基芳烃类化合物荧光检测性质的研究
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

【参考文献】

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1 操强;陈琦;韩宝航;;有机多孔聚咔唑的制备及性能研究进展[J];化学学报;2015年06期

本文编号：2862191