亚酞菁基共轭微孔聚合物的合成及性能研究

发布时间：2020-04-01 09:24

【摘要】：作为新兴的有机多孔材料,共轭微孔聚合物以其独有的π-共轭骨架和纳米孔等优势在分子设计方面显示出高度的灵活性,已在多个领域得到了广泛的应用。亚酞菁(SubPc)是由三个异吲哚单元构成的14-π电子的共轭大环,呈非中心对称的近平面锥形结构,具有芳香性、热稳定性及化学稳定性等性质。因此,这种新型功能材料已经引起人们的密切关注。目前,基于亚酞菁的多孔聚合物的报道较少。本论文设计合成了两类新型基于亚酞菁的共轭微孔聚合物,对其结构、多孔性等进行了表征和分析,并初步探索了材料的应用性能。主要研究内容概述如下:1.通过钯催化的stille偶联反应,以多溴代的亚酞菁单体为构建单元,分别与2,5-双(三甲基锡)噻吩和5,5-双三甲基锡-2,2'-联噻吩反应制备了基于噻吩单元的亚酞菁共轭微孔聚合物SubPc-ThP1和SubPc-ThP2。比表面积分别为179 m2g~(-1)和152 m2g~(-1),孔径集中分布在2.4 nm和2.6 nm。由于多孔性和光捕获能力等多种因素的影响,聚合物表现出不同的碘吸附能力及光敏化性能。与SubPc-ThP2相比,SubPc-ThP1对气态碘及有机溶剂中的碘表现出可观的捕获能力。在353 K时,碘蒸汽的吸附量为203 wt%;在碘/环己烷溶液中,吸附容量达139.8 mg/g,对碘的去除率达到41.0%。另外,SubPc-ThP1作为光敏剂,在690 nm光照30 min后,单线态氧捕获剂的吸收峰被淬灭了90%左右。2.选择三卤代和四卤代亚酞菁分别与1,4-二乙炔基苯通过钯催化的Sonogashira-Hagihara偶联反应,合成两种不同轴向取代的亚酞菁共轭微孔聚合物SubPc-P1和SubPc-P2。SubPc-P1和SubPc-P2比表面积分别为434 m2g~(-1)和106 m2g~(-1),孔径主要为2.8 nm和3.4 nm。由于多孔性、富含N等杂原子及在可见光区较强的光捕获能力使得两聚合物可以作为碘吸附剂和光敏剂生成单线态氧。相对于SubPc-P1(280wt%),SubPc-P2具有较高的碘捕获能力。在353 K条件下,碘蒸汽的吸附量高达306.6wt%;在环己烷溶液中,吸附容量达440.9 mg/g,去除率达97.7%。另外,SubPc-P1作为光敏剂可更高效的产生单线态氧。在690 nm光照5 min后,可以使单线态氧捕获剂90%左右的吸收峰完全淬灭。
【图文】：

图 1.1 合成CMPs 的不同结构单元为了拓宽 CMPs 应用的广泛性，合成过程中需控制其结构和比表面积的稳定性。从合成方法的角度出发，，制备 CMPs 常见的反应类型可以分为金属催化反应和非金属催化反应两大类，如图 1.2 所示。金属的催化反应主要包括 Yamamoto 反应[12]、Suzu交叉偶联反应[10]、Sonogashira-Hagihara 偶联反应[13]等；非金属催化的反应类型如氧化偶合反应[14]和 Schiff 碱反应[15]等。

图 1.1 合成CMPs 的不同结构单元CMPs 应用的广泛性，合成过程中需控制其结构和比表面度出发，制备 CMPs 常见的反应类型可以分为金属催化，如图 1.2 所示。金属的催化反应主要包括 Yamamoto10]、Sonogashira-Hagihara 偶联反应[13]等；非金属催化和 Schiff 碱反应[15]等。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ317

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 吴可义;郭佳;;多尺度共轭微孔聚合物的可控合成[J];化学学报;2015年06期

2 张泱泱;申剑冰;姚成;;一种新型亚酞菁荧光探针的合成、表征及动物活体成像研究[J];生物加工过程;2014年02期

3 赵建社;郭荣荣;;亚酞菁及其衍生物合成的研究进展[J];徐州工程学院学报(自然科学版);2013年01期

本文编号：2610265