烯醇—酮式互变异构共价有机框架材料的合成、表征及在水处理中的应用

发布时间：2017-06-22 12:06

  本文关键词：烯醇—酮式互变异构共价有机框架材料的合成、表征及在水处理中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks,COFs)是一类由共价键连接的、具有开放且规整的孔道结构、高比表面积以及易于修饰的晶形有机多孔材料。自2005年首例COFs报道以来,该材料便引起了广泛关注。至目前为止,COFs材料的应用研究已经涉及气体储存、光电器件、药物释放、催化和分离领域。然而,COFs在水处理领域的应用却鲜有报道。利用COFs材料的特性实现其在水处理领域的应用主要存在两大挑战：1)由于合成COFs的反应一般都是可逆的脱水缩合反应,在潮湿的环境下逆反应的发生导致COFs结构塌陷。2)通过传统方法合成的COFs材料均以粉末的形式存在,难以获得连续的无缺陷纯COFs材料分离膜。本文旨在探索烯醇-酮式互变异构COFs在水处理领域的应用,主要包括以下四方面内容：(1)烯醇-酮式互变异构COFs材料粉体的合成、表征及对染料吸附性能研究：结合一步可逆的席夫碱反应和一步不可逆的烯醇-酮式互变异构制备得两种不同孔径的COFs材料—-TpPa COF和TpBD COF。进一步研究了TpPa COF和TpBD COF在水体中对染料的吸附性能。结果表明,在pH=7的条件下,两种COFs对亚甲基蓝的饱和吸附量在120 mgg-1左右,而对橙黄G几乎没有吸附性能。并且两种COFs均具有很好的可再生性以及水稳定性。(2)TpPa COF/纤维素混合基质膜的制备、表征及对染料截留性能研究：通过制备不同掺杂量的TpPa COF/纤维素混合基质膜并对其分离性能进行研究。结果表面,TpPa COF内的孔道可以作为水通道并具有孔道筛分作用。(3)纯TpPa COFs薄膜的制备、表征及对染料的截留性能研究：首先,使用Layer-by-Layer生长法在多巴胺修饰的阳极氧化铝和聚偏氟乙烯(PVDF)表面制备TpPa COF薄膜,聚偏氟乙烯为基底的TpPa COF薄膜对刚果红溶液表现出优秀的截留性能；其次,使用晶种二次生长法在阳极氧化铝(AAO)表面制备TpPa COF薄膜。两种方法制得的TpPa COF薄膜在电镜下均可以看到致密的结构。(4) TpPa COF中空球形材料的制备：以Si02微球为模板,通过对其表面胺基化改性从而提供COFs构筑基元分子的锚定位点,接着在溶剂热体系中继续生长获得SiO2/TpPa COF核壳结构,并通过HF蚀刻的去模板技术获得TpPa COF中空球形材料。
【关键词】：共价有机框架材料 烯醇-酮式互变异构 吸附 膜分离 中空球形材料
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-34
• 1.1 引言12-13
• 1.2 COFs材料的结构研究13-23
• 1.2.1 COFs材料的分类13-14
• 1.2.2 COFs材料的制备方法14-17
• 1.2.3 COFs材料的设计合成17-20
• 1.2.4 COFs材料的水稳定性20-23
• 1.3 COFs材料的应用研究23-31
• 1.3.1 COFs材料在气体储存中的应用23-24
• 1.3.2 COFs材料在光电器件中的应用24-25
• 1.3.3 COFs材料在药物释放中的应用25
• 1.3.4 COFs材料在催化领域中的应用25-26
• 1.3.5 COFs材料在分离领域中的应用26-29
• 1.3.6 COFs材料薄膜领域的应用29-31
• 1.4 课题的提出与研究方案31-34
• 第二章 烯醇-酮式互变异构型COFs材料粉体的制备、表征及对染料吸附性能研究34-59
• 2.1 前言34-35
• 2.2 实验材料35
• 2.3 实验设备35-36
• 2.4 实验方法36-43
• 2.4.1 构筑基元化合物1,3,5-三醛基间苯三酚(Tp)的制备36-37
• 2.4.2 溶剂热法制备共价有机框架材料37-39
• 2.4.3 静态染料吸附实验39
• 2.4.4 COFs吸附性能分析39
• 2.4.5 COFs吸附等温线拟合39-40
• 2.4.6 吸附质浓度标准曲线的绘制40-41
• 2.4.7 表征41-43
• 2.5 结果与讨论43-58
• 2.5.1 1,3,5-三醛基间苯三酚(Tp)的核磁共振(1H NMR)分析43-44
• 2.5.2 TpPa COF的表征44-48
• 2.5.3 TpBD COF的表征48-52
• 2.5.4 COFs材料静态吸附实验52-58
• 2.6 小结58-59
• 第三章 TpPa COF/纤维素混合基质膜的制备、表征及对染料截留性能研究59-67
• 3.1 前言59
• 3.2 实验材料59-60
• 3.3 实验设备60
• 3.4 实验方法60-63
• 3.4.1 TpPa COF/纤维素混合基质膜的制备60-61
• 3.4.2 表征61-63
• 3.5 实验结果63-66
• 3.5.1 TpPa COF/纤维素混合基质膜的表征63-65
• 3.5.2 TpPa COF/纤维素混合基质膜分离性能测试65-66
• 3.6 小结66-67
• 第四章 纯COFs材料薄膜的制备、表征及对染料的截留性能研究67-79
• 4.1 前言67
• 4.2 实验材料67-68
• 4.3 实验设备68
• 4.4 实验方法68-71
• 4.4.1 多巴胺修饰AAO和PVDF基底68
• 4.4.2 Layer-by-layer法制备COFs薄膜68-70
• 4.4.3 晶种二次生长法制备AAO为基底的TpPa COF薄膜初探70
• 4.4.4 表征70-71
• 4.5 结果与讨论71-78
• 4.5.1 Layer-by-Layer法制备的TpPa COF薄膜的表征71-77
• 4.5.2 晶种二次生长法制备的TpPa COF薄膜的表征77-78
• 4.6 小结78-79
• 第五章 COFs中空球形材料的制备及表征79-86
• 5.1 前言79
• 5.2 实验材料79
• 5.3 实验设备79-80
• 5.4 实验方法80-82
• 5.4.1 单分散SiO_2微球的制备80
• 5.4.2 单分散SiO_2微球的表面胺基化改性80-81
• 5.4.3 SiO_2/TpPa COF核壳结构材料的制备81
• 5.4.4 SiO_2/TpPa COF中空球形材料的制备81-82
• 5.4.5 表征82
• 5.5 结果与讨论82-85
• 5.5.1 单分散SiO_2微球的表征82-83
• 5.5.2 SiO_2/TpPa COF核壳结构材料的表征83-84
• 5.5.3 TpPa COF中空球形材料的表征84-85
• 5.6 小结85-86
• 第六章 总结与展望86-89
• 6.1 全文主要结论86-87
• 6.2 主要创新点87
• 6.3 不足与展望87-89
• 参考文献89-97
• 作者简介97

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本文编号：471737