超交联微孔有机聚合物的合成及其在气体存储和催化方面的应用研究

发布时间：2021-06-24 18:40

　　微孔有机聚合物是一类具有高比表面积、质轻、易功能化等特点的多孔材料,主要分为超交联聚合物、共轭微孔聚合物、共价有机网络和自聚微孔聚合物,在气体吸附、催化、光电、化学传感等领域有着广泛的应用。超交联聚合物作为微孔有机聚合物一个重要的分支,具有多样的合成方法,例如外交联剂编织法、Scholl偶联反应、溶剂编织法等。然而在构建理想的聚合物方面,这些方法之间目前还缺少相关的对比研究。此外,有关单体中的官能团取代对聚合物性能的影响,目前的报道也较少。考虑到它们对研究的重要性,因此也有必要作出进一步的阐明。为了更好的理解合成方法和单体中的官能团取代对聚合物性能的影响,本文首先基于不同的合成策略制备了一系列超交联聚合物。然后,通过红外光谱、固态核磁光谱、扫描电镜、透射电镜、氮气吸附、元素分析等对所得聚合物进行了表征。最后,还进一步探究了这些聚合物在气体吸附与分离、催化等方面的应用。主要研究内容和相关结论如下所示:（1）基于三种不同的合成方法（外交联剂编织法、Scholl偶联反应、溶剂编织法）和两种芳烃（对三联苯、间三联苯）合成了六种超交联聚合物,比表面积可达2278 m²g

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：158 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

COF-1(A)和COF-5(B)的合成

Jiang[9]利用不同含量且位置分离的三芳胺合成了一系列COFs（图1-2）。研究表明，三芳胺单元对CO2吸附具有重要的影响。随着三芳胺含量的增加，聚合物的CO2吸附性能可得到明显的提高。Feng[10]在氢氧化锂存在的条件下，利用γ-环糊精和硼酸三甲酯合成了以Li+作为补偿粒子的三维CD-COF-Li。把氢氧化锂改为二甲胺或哌嗪，可得到CD-COF-DMA和CD-COF-PZZ。不同温度下的气体吸附性能表明，改变材料孔结构中的补偿离子，可有效的调控共价网络和CO2之间的相互作用。Figure 1-2 Schematic of COFs with different content of triarylamine units.图1-2 具有不同三苯胺单元含量的COFs材料的合成示意图。

4'-偶氮二苯胺和三醛基间苯三酚，通过席夫碱缩合反应由于结构中富含亲CO2基团，COF-TpAzo在273和298 K下择性（127和145）。Xu[13]利用均苯三甲醛和对苯二273和298 K下的CO2/N2吸附选择性分别为9和7。对单体进苯三甲醛和4,7-二氨基-1,3-苯并噻二唑合成了TH-COF-1，选择性可分别提高到19和31。研究表明，通过单体的功能能化，可有效的提高聚合物的气体分离性能。Caro[14]以多苯三甲醛和水合肼之间的缩合反应，得到厚度为8 μm的二。由于具有较大的微孔体积和丰富的极性官能团，这种材选择性（86.3）。Duan[15]制备了一种二维COF纳米片簇，273和298 K下CO2/N2吸附选择性分别为223和90。以TpP-酰嵌段共聚物为支撑体，可形成混合基质膜（MMMs）4。当MMMs处于CO2和N2混合气体中，其CO2/N2选择性可分离性能在120小时内保持稳定。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis of porous aromatic framework with Friedel–Crafts alkylation reaction for CO2 separation[J]. Peng Cui,Xiao-Fei Jing,Ye Yuan,Guang-Shan Zhu.  Chinese Chemical Letters. 2016(09)



本文编号：3247630