基于七嗪多孔有机材料的设计、合成及性质研究

发布时间：2017-10-05 21:33

  本文关键词：基于七嗪多孔有机材料的设计、合成及性质研究

  更多相关文章： 七嗪 多孔有机材料 气体吸附 催化

【摘要】：多孔有机材料由于骨架密度小、比表面积高、稳定性好、合成方法多样,在气体吸附与分离、催化、传感器、光学器件以及生物化学等领域具有潜在的应用前景,因而引起了人们的广泛关注。通过选择具有特定官能团的构筑单元可赋予多孔有机骨架材料特有的功能性。七嗪环是g-C3N4材料的结构单元,在光催化、电极材料以及生物等领域有诱人的应用前景,可作为构筑多孔有机材料的理想构筑单元。本论文选取氮含量高的三氯七嗪为基本构筑单元,与哌嗪,三联苯及四联苯通过直接偶联制备了两个系列的七嗪基多孔材料,对其进行了结构及形貌表征,并研究了其气体吸附性能、聚合物光催化降解染料,催化有机反应等性质。论文分为四章进行阐述:第一章是绪论部分,主要介绍了多孔有机材料的发展现状及其在不同领域的应用,并对论文的选题意义及主要研究内容做了阐述。第二章选用易制备的三氯七嗪和线性的二元仲胺无水哌嗪在温和、无催化剂的条件下直接偶联制备了新型的七嗪基多孔有机骨架(Cy-pip)。骨架具有良好的热稳定性和化学稳定性。氮气吸附测试表明,聚合物的BET表面积为105.8 m2g-1,孔径主要分布在1.37,2.73和3.43 nm附近。骨架中大量的N供体位点增强了吸附质和CO2分子的相互作用,273 K/1 bar下,Cy-pip吸附CO2的量为103.4 mg/g(9.4wt%),并且具有较高的CO2/N2吸附选择性(117)。此外,骨架中大量的氮原子提供潜在的路易斯碱位点,促使我们研究Cy-pip催化克脑文盖尔反应,催化结果表明,催化剂用量仅为1mol%,室温反应4h就能达到较高的转化率,催化剂可以循环使用4次而活性无明显减弱。Cy-pip骨架中的N原子可与金属配位,我们进一步将醋酸钯负载于Cy-pip聚合物上研究其催化Suzuki-Miyaura偶联的催化性能,实验结果表明,Cy-pip-Pd对Suzuki-Miyaura偶联反应具有较高的催化活性,且底物普适性广,循环使用三次后催化活性没有明显下降。第三章我们通过Friedel-Crafts反应将三氯七嗪和线性的三联苯和四联苯在Al Cl3催化下合成两个新型的七嗪基多孔有机材料Teph-Cl和Quph-Cl。固体紫外-可见漫反射测表明聚合物均具有半导体行为,能带隙Eg分别为2.0和2.1 eV。因此我们首先研究聚合物Teph-Cl和Quph-Cl可见光下对有机染料MO和Rh B的降解性能,与石墨型氮化碳材料g-C3N4相比,Teph-Cl和Quph-Cl可见光下对MO和RhB具有较好的降解效果,在清洁能源方面有潜在的应用。随后我们研究了Teph-Cl和Quph-Cl多孔材料可见光下选择性氧化硫醚为亚砜的催化性能,研究表明二者均能选择性氧化硫醚为亚砜,且底物普适性广,循环使用5次催化活性不降低。第四章对本论文的主要工作进行了总结并展望了多孔有机材料的前景。
【关键词】：七嗪 多孔有机材料 气体吸附 催化
【学位授予单位】：山西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 前言9-27
• 1.1 多孔材料的发展9-10
• 1.2 多孔有机材料的研究进展10-17
• 1.3 多孔有机材料的合成策略17-19
• 1.4 多孔有机材料的应用19-25
• 1.5 本文选题意义和主要研究内容25-27
• 2 基于七嗪多孔骨架选择性吸附CO_2及有机催化性能研究27-45
• 2.1 实验部分27-30
• 2.2 结果与讨论30-44
• 2.3 小结44-45
• 3 基于七嗪苯系列多孔有机材料光催化性能的研究45-59
• 3.1 实验部分45-47
• 3.2 结果与讨论47-57
• 3.3 小结57-59
• 4 结论59-61
• 致谢61-63
• 参考文献63-69
• 附录69

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本文编号：978938