磁性及有机功能化多孔聚合物的制备与性能研究

发布时间：2020-12-22 10:12

　　在众多多孔材料中,多孔有机聚合物材料由于具有大比表面积、低骨架密度和良好化学、热及水热稳定性,能够应用于催化、气体存储、吸附与分离等众多领域,成为了近年来研究的热点。其中,合成成本低、具有优异的化学及热稳定性、高比表面积和丰富孔结构的超交联聚合物引起了研究者的注意。目前,大部分关于超交联聚合物的研究主要是开发不同合成方法,而在对超交联聚合物形貌调控方面则研究的比较少。此外,超交联聚合物的性能和应用很大一部分取决于它们的孔结构、网络构建方式以及功能基团。因此,开发精确控制和简易制备,并且在纳米尺度内具有特殊微观结构的功能化超交联聚合物仍然是一个科学难题。磁性多孔材料,作为一类重要的功能化多孔材料,由于其独特的稳定孔结构、高比表面积、可调孔径和可快速分离与多次循环的磁性,使其成为了当今的研究热点。但是开发出新型的、制备简单并且构建不同形貌结构和功能化的磁性多孔复合材料仍然是一个挑战。据此,本论文主要的内容为开发不同形貌可控的超交联聚合物以及磁性和有机功能化超交联聚合物。最后,研究了它们应用于多相催化、水溶性染料和有毒金属离子吸附与分离等方面的性能。第一章介绍了超交联聚合物和磁性多孔杂化材料... 

【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：173 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

使用带有RAFT链转移剂基团的聚乳酸、乙烯基苄氯和二乙烯基苯来制备多级孔聚合物

Figure 1-3 Synthesis of hypercrosslinked polysulfone.[40]图1-3 超交联聚醚砜的制备。[40]二甲基缩甲醛(FDA)是一种对聚苯乙烯上的两个苯环进行傅克烷基化交联的低毒高效双官能度外加交联剂。这种方法以聚苯乙烯为前体，很容易就得到纳米孔的聚合物。研究发现 BET 表面积随着聚苯乙烯聚合度的增加而增大，但当聚合度超过 32 时，BET 表面积没有发生明显的增加[55]。通过缓慢加入 FDA 和FeCl3到聚苯乙烯稀溶液中，超交联聚苯乙烯能够在不同的有机溶剂中形成热力学稳定的均相溶液[56]。这种可加工的超交联聚苯乙烯溶液的 BET 表面积达到了724 m2/g，并且具有很高的气体吸附性能。具有可调孔结构的聚合物分子筛膜可以通过对没有孔结构的聚苯乙烯薄膜进行 FDA 超交联反应得到[57]。所得的超交联多孔膜具有内部连通的多级孔网络结构，对二氧化碳具有高渗透的选择性分离的能力。以核壳瓶状分子刷共聚物为分子模板进行 FDA 超交联反应，随后通过选择性刻蚀内壳聚乳酸得到具有中空结构的微孔壁有机纳米管网络[58]

Figure 1-4 Network from crosslinking of phenylmethylsilicone with FDA and etching the silicone backbone.[60]图1-4 对甲基苯基硅树脂进行FDA交联和蚀刻二氧化硅主链的超交联聚合物网络。[60]直径低于 190 nm 的单分散多孔纳米球可以通过 FDA 对乳液聚合 PS-DVB纳米球前体进行超交联得到[61](图 1-5)。超交联反应起初快速发生在纳米球表面，从而在每个球外面形成一层没有反应位点的外壳，从而降低球与球之间的交联。所得超交联纳米球的 BET 表面积达到 527 m2/g。三维聚合物的和碳质的纳米维度网络可以通过对自组装形成的聚甲基丙烯酸@聚苯乙烯核壳纳米球进行超交联和碳化得到[62]。经过碳化后由于内核聚甲基丙烯酸的降解产生了更大的多级孔结构，再加上超交联反应所产生的微孔结构，使其 BET 表面积从 288 m2/g 增加至 839 m2/g。Figure 1-5 The preparation of polymeric and carbonaceous nanoscale networks by FDA-hypercrosslinking of self-assembled PMMA@PS core-shell nanospheres.[61]图1-5 通过对自组装PMMA@PS核壳纳米球进行FDA超交联反应制备聚合物以及碳纳米网络。[61]


本文编号：2931585