超交联微孔聚合物的制备及性能研究

发布时间：2017-04-26 13:00

  本文关键词：超交联微孔聚合物的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有机微孔聚合物材料具备有非常多的分子尺寸级别的开放孔道、相对而言较高的比表面积、大的孔体积、大的气体吸附量和高的对不同气体选择吸附性能等优势,多应用于气体小分子存储、电化学、气体吸附分离、分子筛等诸多领域。有机微孔材料根据其分子组成结构的不同,可将其分为四种自具微孔聚合物(PIMs)、共轭微孔聚合物(CMPs)、共价有机网络(COFs)、超交联微孔聚合物(HCPs);与其它材料相比,超交联微孔聚合物材料在孔隙大小分布和孔隙大小方面控制更加困难,微孔和空气之间的相对作用力较低,因而具有良好的结构稳定性,同时其容易通过表面修饰的方式而引入特殊的官能团对聚合物分子进行表面修饰改性,从而制备出各种功能化的材料,很好的拓展了其在实际应用中的范围。然而,到目前为止,除了已经报道的选用四苯基甲烷、噻吩等单体制备出的聚合物以外,大家对于超交联微孔聚合物的分子组成、结构与性能之间的关系依然处于研究中。 为了进一步深化对超交联微孔聚合物的理解,本文分别采用苯、联苯、三苯胺、四苯基乙二醇等四个系列单体反应制备微孔聚合物,通过改变反应制备路线、合理的分子设计和不同单体的选择,制备出一系列新型的具有吸附性能的HCPs,通过多种测试方法表征其性能,结合计算机的模拟技术和理论计算深入研究聚合物的物理化学结构对材料性能的影响。通过研究我们发现,选用二甲氧基甲烷(FDA)做交联剂和无水FeCl3做催化剂的傅-克烷基化反应(Friedel-Crafts, F-C),这种一步式的制备方法简便易于操作、副产物少,是比较理想的制备方法。制备出的HCPs随着分子链的不断支化,分子结构复杂程度加深,微孔结构越来越多,同时由于分子链的柔韧性其可以随着分子链的扭曲使的大孔结构不断减少,从而微孔结构增多。制备出的聚合物随着其比表面积和吸附热的变化,聚合物对二氧化碳、氢气等气体小分子的吸附量也会相应发生变化,其中由纯四苯基乙烯合成的微孔聚合物Network-1显示出BET比表面积高达1980m2/g和高的二氧化碳吸收量为3.63mmol/g(1.0bar/273K)；而由纯四苯基乙二醇合成的微孔聚合物Network-7虽然比表面积和对CO2的吸附量都不高,但却显示出高达119:1的CO2/N2选择吸附比,一系列的实验数据表明HCPs的分子物理、化学结构对于它的性能有着决定性的影响。 该制备路线操作简便、原料廉价、副产物少,选用不同类型的芳香族单体制备出的HCPs具有良好的物理、化学稳定性及热稳定性,且这些聚合物具均有较高的比表面积、良好的二氧化碳吸附能力、优异的气体选择吸附性等,基于这些优势这些聚合物在氢气、二氧化碳吸附和存储方面具有很大的潜力,该研究对多孔材料的进一步研究和发展具有重要的实际意义和理论价值。
【关键词】：微孔材料 超交联微孔聚合物 二氧化碳 选择吸附性
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O631.5
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-21
• 1.1 微孔聚合物的研究进展10-14
• 1.1.1 自聚微孔聚合物10-11
• 1.1.2 共价有机网络11-12
• 1.1.3 共轭微孔聚合物12-13
• 1.1.4 超交联微孔聚合物13-14
• 1.2 超交联微孔聚合物的制备14-17
• 1.2.1 后交联法制备超交联聚合物15-16
• 1.2.2 一步式法制备超交联聚合物16-17
• 1.3 超交联微孔聚合物的应用17-19
• 1.3.1 气体存储材料17
• 1.3.2 二氧化碳吸附与存储17-18
• 1.3.3 光学材料18-19
• 1.3.4 低介电常数材料19
• 1.4 论文研究目的及主要研究内容19-21
• 第2章 单苯环结构HCPs的合成及性能研究21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-25
• 2.2.1 实验原料21-22
• 2.2.2 单苯环结构超交联微孔聚合物的合成22-24
• 2.2.3 仪器表征24-25
• 2.3 结果与讨论25-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 双苯环结构HCPs的合成及性能研究31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 实验部分31-35
• 3.2.1 实验原料31-32
• 3.2.2 双苯环结构超交联微孔聚合物的合成32-35
• 3.2.3 仪器表征35
• 3.3 结果与讨论35-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第4章 三苯环结构HCPs的合成及性能研究45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 实验部分45-50
• 4.2.1 实验原料45-46
• 4.2.2 三苯环结构超交联微孔聚合物的合成46-49
• 4.2.3 仪器表征及方法49-50
• 4.3 结果与讨论50-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 四苯环结构HCPs的合成及性能研究57-73
• 5.1 引言57
• 5.2 实验部分57-61
• 5.2.1 实验原料57-58
• 5.2.2 四苯环结构超交联微孔聚合物的合成58-59
• 5.2.3 仪器表征59-61
• 5.3 结果与讨论61-70
• 5.4 本章小结70-73
• 第6章 总结与展望73-75
• 参考文献75-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士学位期间科研成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 梁丽芸;李步怡;陈冰;周壁;陈可平;谭必恩;;多孔聚合物贮氢材料的研究进展[J];高分子通报;2008年10期

2 徐叔军;梁丽芸;李步怡;罗亚莉;刘承美;谭必恩;;有机微孔聚合物研究进展[J];化学进展;2011年10期

  本文关键词：超交联微孔聚合物的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：328468