【摘要】：離子液體(ionic liquids,ILs)是指在室溫下或接近室溫下為液態(tài)的有機(jī)熔融鹽,具有揮發(fā)性低、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、電化學(xué)窗口寬等優(yōu)點,在化工、能源、生命科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。聚離子液體(Poly(ionic liquid)s,PILs)是指結(jié)構(gòu)中含有離子液體結(jié)構(gòu)單元,兼具離子液體和聚合物性質(zhì)的一類聚合物。以聚離子液體為基礎(chǔ)發(fā)展出的多孔聚離子液體(Porous ILs),是將多孔結(jié)構(gòu)引入聚離子液體結(jié)構(gòu)中制備出的新型功能材料。由于多孔聚離子液體兼具了多孔材料比表面積大和聚離子液體多功能性的特性,在高效催化、智能響應(yīng)、能源器件和環(huán)境保護(hù)等方面有著廣泛的應(yīng)用。本論文主要研究工作如下:1)咪唑鹽多孔聚離子液體的分子設(shè)計、合成及重金屬離子吸附。設(shè)計合成了具備不同親疏水性質(zhì)的咪唑鹽離子液體單體(IL-Br,IL-PF_6),通過調(diào)節(jié)親水性離子液體(IL-Br)和疏水性離子液體(IL-PF_6)的比例,利用光聚合制備多孔聚離子液體膜材料。實驗結(jié)果表明:當(dāng)n(IL-Br):n(IL-PF_6)=7:3(摩爾比)時,多孔聚合物比表面積最大;該多孔聚離子液體膜對常見重金屬離子(如Hg~(2+),Pb~(2+),Cu~(2+),Zn~(2+)等)都有著較好的吸附效果,多次重復(fù)使用后吸附量無明顯下降,顯示出較好的循環(huán)使用穩(wěn)定性。2)合成制備了聚離子液體接枝的聚丙烯纖維(PP@PIL),通過離子交換聚離子液體陰離子,調(diào)節(jié)其表面親疏水性。研究結(jié)果表明:PP@PIL分離膜具備優(yōu)異的可控油水分離效果(分離率99%),優(yōu)異的選擇性染料吸附效果(吸附量=410mg/g),并且對革蘭氏細(xì)菌表現(xiàn)出良好的抗菌效果。該材料在可控油水分離、染料吸附、抗菌方面的功能與特性,在水污染的綜合處理方面有著較好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O631.4
【圖文】：

第一章 多孔聚離子液體的合成與應(yīng)用圖 1-3b)[69]。利用該方法制備的多孔聚離子液體可通過陰離子交換(如 NO3 、BF4 、ClO4 和 Tf2N 等)進(jìn)一步調(diào)控孔徑大小。例如，將 Br (見圖 1-3b)交換為 Tf2N ，聚離子液體的孔徑明顯減小(見圖 1-3c)。同時，隨著孔徑的減小，所制得的多孔聚離子液體膜光吸收藍(lán)移，呈現(xiàn)不同的顏色變化。利用硬模板法制備多孔聚離子液體方法簡便，且孔分布規(guī)整，但在聚合固化時需要對聚合物進(jìn)行高度交聯(lián)，防止在模板刻蝕過程中聚合物的多孔結(jié)構(gòu)坍塌。

圖 1-4 (a-c)以 P123 為模板制備的多尺度孔結(jié)構(gòu)的多孔聚離子液體的 SEM 圖[73]1.2.2 無模板法盡管模板法可以制備孔結(jié)構(gòu)規(guī)整的多孔聚離子液體，但其制備過程中需要加入刻蝕劑來去除模板，而刻蝕劑通常會破壞其多孔結(jié)構(gòu)，造成孔結(jié)構(gòu)的收縮、變形甚至坍塌。此外，由于受模板劑限制，通過模板法制備的多孔聚離子液體往往比表面積較小(< 220m2 g-1)。而利用無模板法(Template-free)制備多孔聚離子液體不僅可以克服以上問題，而且前期無需制備模板，后期也不需要刻蝕，使得操作更加簡易高效。利用無模板法制備多孔聚離子液體的機(jī)理多是基于相分離的原理。如圖 1-5a所示，利用親水的離子液體與疏水的 DVB 進(jìn)行共聚，即可制備多孔聚離子液體[39]。此外，通過調(diào)節(jié)親疏水組分的比例，以及咪唑離子液體單體烷基鏈的長度(即

圖 1-5 無模板法合成多孔聚離子液體：(a)離子液體單體與二乙烯基苯共聚制備多孔聚離子液體[39]； (b)陰離子離子交換法制備多孔聚離子液體[40]1.3 多孔聚離子液體的應(yīng)用聚離子液體多孔聚離子液體兼具多孔材料比表面積大、孔徑可控等特性，在超級電容器、智能響應(yīng)性材料、選擇性氣體吸附、高效催化等領(lǐng)域有著廣泛的潛在應(yīng)用。1.3.1 智能響應(yīng)性多孔聚離子液體智能響應(yīng)性材料，即能隨外界環(huán)境的改變(如溫度、光照、pH、電場、磁場、溶劑等外力作用)，產(chǎn)生相應(yīng)形態(tài)、透光度、電阻、電容等一系列物理變化的功能性材料。常用于外部環(huán)境的監(jiān)測，如在氣體泄漏、智能感應(yīng)、電子皮膚等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的凝膠態(tài)響應(yīng)性材料因受響應(yīng)因子在其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲透和擴(kuò)散緩慢的限制，不僅響應(yīng)速度較緩慢，而且響應(yīng)形變量也較小；而基于多孔

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本文編號：2790190