功能化有序介孔高分子材料的合成、表征及其多相光催化应用
发布时间：2022-02-10 01:50
近十年来可见光诱导的光催化逐渐引起了人们的兴趣,并广泛应用于有机合成中。可见光催化发展面临的瓶颈问题之一是光催化剂价格昂贵且不可回收使用。由于均一可调的介孔孔径、大的比表面积和孔体积及高稳定性,有序介孔高分子材料近年来受到研究者的广泛关注。有序介孔高分子材料的物理化学性质可以通过构建材料时引入功能性合成单元进行调节,同时也容易通过化学修饰实现功能化。这些特点使得有序介孔高分子材料适合作为优良的催化剂载体。但是目前将有序介孔高分子材料应用于多相催化的研究依然较少,而其在可见光催化领域的应用更少。本论文的研究工作即是围绕有序介孔高分子多相光催化剂的合成、表征和多相光催化应用展开。相应地,本论文的主要研究内容包括以下两个部分:一、三苯胺功能化有序介孔高分子多相光催化剂的合成、表征和多相光催化应用。以含有苯酚单元的三苯胺衍生物（TPA）为光活性分子,在模板剂作用下采用“溶剂挥发诱导自组装”合成了一系列三苯胺功能化的有序介孔高分子多相光催化剂（TPA-MPs）。TPA-MPs均具有规整有序的介孔孔道、窄的孔径分布及大的比表面积。在空气氛围及5 W LED蓝光的照射下,5 mol%TPA-MPs均...
【文章来源】：兰州大学甘肃省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见多孔材料分类及其性能对比
兰州大学硕士学位论文功能化有序介孔高分子材料的合成、表征及其多相光催化应用3材料优良的孔道性质，同时具有有机多孔材料的高稳定、易修饰等优异特性。与其他有机多孔材料一样，有序介孔高分子材料在多个领域具有广泛的应用，例如可作为催化剂载体、气体吸附剂、储气材料和电极材料等，甚至在生物医药领域也有重要应用。由于有序介孔高分子材料的诸多优点和多个领域的应用，其合成方法引起化学、生物、材料等领域的密切关注。有序介孔高分子材料的主要合成方法可分为（图1-2）：硬模板法（又称模板浇铸法）、软模板法等。图1-2a)硬膜板法；b)软模板法合成介孔材料方法（1）硬模板法：“硬”指模板剂的结构相对刚性（常用的一般为介孔硅基材料，例如SBA-15、MCM-48等），将高分子前驱体填充到模板剂的孔道中，前驱体在孔道中通过加热或其他处理方法聚合成高分子，再通过HF除去模板剂制得介孔高分子材料[30]（图1-3）。图1-3经典的硬模板法合成介孔材料方法1999年，Mallouk小组[31]以胶态晶体氧化硅作为硬模板剂，1,3-二乙烯基苯（DVB）和乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）为高分子单体，偶氮二异丁腈作为引发剂，将单体和引发剂填充到模板剂的孔道中，在60℃下单体聚合后，用48%HF溶液脱除模板剂，得到孔径在15-35nm间的有序高分子材料。该材料的孔径可通过改变DVB和EDMA的比例进行调节。2001年，Yu小组[32]以介孔氧化硅SBA-15和MCM-48为硬模板剂，将结构单体为二乙烯基苯（DVB）填充在模板剂的孔道中，在70℃和引发剂的作用下进行聚合，用48%HF溶液脱除模板剂，得到三维空间结构的有序介孔高分子材料polyDVB。polyDVB的苯环可以负载有机功能分子，具有很广泛的应用前景。
ydrothermalsynthesis）和溶剂挥发诱导自组装（EvaporationInducedSelf-Assembly,EISA）。a.水相合成法：将一定量的模板剂溶解在水相中，并调节适中的pH值，加入低分子量的碳源前驱体混合反应一段时间，将混合溶液加入反应釜中室温或者升高温度进行水热反应，使前驱体在一定空间里聚合，最后进行过滤、洗涤、干燥、焙烧去除模板剂等过程，得到有序介孔高分子材料。2005年，赵东元小组[33]报道了在弱碱性水溶液中，以三嵌段共聚物P123为模板剂，低聚的酚醛树脂为前驱体，经过一系列水热过程得到有序介孔高分子材料FDU-14（图1-4）。在700℃高温、惰性气体保护下脱除模板剂，最终得到有序介孔炭材料C-FDU-14。C-FDU-14呈三维双连续立方空间结构（Ia3d），孔径大小为3.8nm，比表面积为1150m2/g，比炭化前的比表面积550m2/g大大增大。随后，该小组[34]通过表面活性剂、酚醛树脂和表面活性剂比例，合成了二维六方（p6mm）和体心立方（Im3m）空间结构的FDU系列材料。图1-4水相合成法合成介孔材料FDU-142012年，Liu小组[35]提出一种一锅法制备间苯二酚/甲醛（RF）树脂碳基材料的方法，这种材料在水介质中具有高度有序的介孔结构（图1-5）。与其它合成方法相比，该合成过程为一步法，既不需要预聚合，也不需要热固化。用Hexamine代替甲醛，可作为甲醛释放源，控制RF聚合反应动力学。间苯二酚和六甲基间
【参考文献】：
期刊论文
[1]以多孔芳香骨架材料PAF-1作为对映选择性有机催化的超稳定固载平台（英文）[J]. 陈鹏,孙金时,张蕾,马文悦,孙福兴,朱广山. Science China Materials. 2019(02)
[2]多孔有机聚合物材料的合成与荧光传感应用[J]. 庞楚明,罗时荷,郝志峰,高健,黄召昊,余家海,余思敏,汪朝阳. 有机化学. 2018(10)
[3]一种高效可循环的有机介孔树脂负载的N-杂卡宾络合钯催化剂催化的Sonogashira反应（英文）[J]. 于涛,李莹,姚成福,吴海虹,刘月明,吴鹏. 催化学报. 2011(11)
[4]有序介孔炭的模板合成进展[J]. 宋怀河,李丽霞,陈晓红. 新型炭材料. 2006(04)
硕士论文
[1]氮修饰的介孔高分子材料的合成及其应用[D]. 李鹏.上海师范大学 2017
本文编号：3618030
【文章来源】：兰州大学甘肃省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见多孔材料分类及其性能对比
兰州大学硕士学位论文功能化有序介孔高分子材料的合成、表征及其多相光催化应用3材料优良的孔道性质，同时具有有机多孔材料的高稳定、易修饰等优异特性。与其他有机多孔材料一样，有序介孔高分子材料在多个领域具有广泛的应用，例如可作为催化剂载体、气体吸附剂、储气材料和电极材料等，甚至在生物医药领域也有重要应用。由于有序介孔高分子材料的诸多优点和多个领域的应用，其合成方法引起化学、生物、材料等领域的密切关注。有序介孔高分子材料的主要合成方法可分为（图1-2）：硬模板法（又称模板浇铸法）、软模板法等。图1-2a)硬膜板法；b)软模板法合成介孔材料方法（1）硬模板法：“硬”指模板剂的结构相对刚性（常用的一般为介孔硅基材料，例如SBA-15、MCM-48等），将高分子前驱体填充到模板剂的孔道中，前驱体在孔道中通过加热或其他处理方法聚合成高分子，再通过HF除去模板剂制得介孔高分子材料[30]（图1-3）。图1-3经典的硬模板法合成介孔材料方法1999年，Mallouk小组[31]以胶态晶体氧化硅作为硬模板剂，1,3-二乙烯基苯（DVB）和乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）为高分子单体，偶氮二异丁腈作为引发剂，将单体和引发剂填充到模板剂的孔道中，在60℃下单体聚合后，用48%HF溶液脱除模板剂，得到孔径在15-35nm间的有序高分子材料。该材料的孔径可通过改变DVB和EDMA的比例进行调节。2001年，Yu小组[32]以介孔氧化硅SBA-15和MCM-48为硬模板剂，将结构单体为二乙烯基苯（DVB）填充在模板剂的孔道中，在70℃和引发剂的作用下进行聚合，用48%HF溶液脱除模板剂，得到三维空间结构的有序介孔高分子材料polyDVB。polyDVB的苯环可以负载有机功能分子，具有很广泛的应用前景。
ydrothermalsynthesis）和溶剂挥发诱导自组装（EvaporationInducedSelf-Assembly,EISA）。a.水相合成法：将一定量的模板剂溶解在水相中，并调节适中的pH值，加入低分子量的碳源前驱体混合反应一段时间，将混合溶液加入反应釜中室温或者升高温度进行水热反应，使前驱体在一定空间里聚合，最后进行过滤、洗涤、干燥、焙烧去除模板剂等过程，得到有序介孔高分子材料。2005年，赵东元小组[33]报道了在弱碱性水溶液中，以三嵌段共聚物P123为模板剂，低聚的酚醛树脂为前驱体，经过一系列水热过程得到有序介孔高分子材料FDU-14（图1-4）。在700℃高温、惰性气体保护下脱除模板剂，最终得到有序介孔炭材料C-FDU-14。C-FDU-14呈三维双连续立方空间结构（Ia3d），孔径大小为3.8nm，比表面积为1150m2/g，比炭化前的比表面积550m2/g大大增大。随后，该小组[34]通过表面活性剂、酚醛树脂和表面活性剂比例，合成了二维六方（p6mm）和体心立方（Im3m）空间结构的FDU系列材料。图1-4水相合成法合成介孔材料FDU-142012年，Liu小组[35]提出一种一锅法制备间苯二酚/甲醛（RF）树脂碳基材料的方法，这种材料在水介质中具有高度有序的介孔结构（图1-5）。与其它合成方法相比，该合成过程为一步法，既不需要预聚合，也不需要热固化。用Hexamine代替甲醛，可作为甲醛释放源，控制RF聚合反应动力学。间苯二酚和六甲基间
【参考文献】：
期刊论文
[1]以多孔芳香骨架材料PAF-1作为对映选择性有机催化的超稳定固载平台（英文）[J]. 陈鹏,孙金时,张蕾,马文悦,孙福兴,朱广山. Science China Materials. 2019(02)
[2]多孔有机聚合物材料的合成与荧光传感应用[J]. 庞楚明,罗时荷,郝志峰,高健,黄召昊,余家海,余思敏,汪朝阳. 有机化学. 2018(10)
[3]一种高效可循环的有机介孔树脂负载的N-杂卡宾络合钯催化剂催化的Sonogashira反应（英文）[J]. 于涛,李莹,姚成福,吴海虹,刘月明,吴鹏. 催化学报. 2011(11)
[4]有序介孔炭的模板合成进展[J]. 宋怀河,李丽霞,陈晓红. 新型炭材料. 2006(04)
硕士论文
[1]氮修饰的介孔高分子材料的合成及其应用[D]. 李鹏.上海师范大学 2017
本文编号：3618030
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