在眾多多孔材料中,多孔有機(jī)聚合物材料由于具有大比表面積、低骨架密度和良好化學(xué)、熱及水熱穩(wěn)定性,能夠應(yīng)用于催化、氣體存儲(chǔ)、吸附與分離等眾多領(lǐng)域,成為了近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。其中,合成成本低、具有優(yōu)異的化學(xué)及熱穩(wěn)定性、高比表面積和豐富孔結(jié)構(gòu)的超交聯(lián)聚合物引起了研究者的注意。目前,大部分關(guān)于超交聯(lián)聚合物的研究主要是開(kāi)發(fā)不同合成方法,而在對(duì)超交聯(lián)聚合物形貌調(diào)控方面則研究的比較少。此外,超交聯(lián)聚合物的性能和應(yīng)用很大一部分取決于它們的孔結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式以及功能基團(tuán)。因此,開(kāi)發(fā)精確控制和簡(jiǎn)易制備,并且在納米尺度內(nèi)具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的功能化超交聯(lián)聚合物仍然是一個(gè)科學(xué)難題。磁性多孔材料,作為一類(lèi)重要的功能化多孔材料,由于其獨(dú)特的穩(wěn)定孔結(jié)構(gòu)、高比表面積、可調(diào)孔徑和可快速分離與多次循環(huán)的磁性,使其成為了當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。但是開(kāi)發(fā)出新型的、制備簡(jiǎn)單并且構(gòu)建不同形貌結(jié)構(gòu)和功能化的磁性多孔復(fù)合材料仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。據(jù)此,本論文主要的內(nèi)容為開(kāi)發(fā)不同形貌可控的超交聯(lián)聚合物以及磁性和有機(jī)功能化超交聯(lián)聚合物。最后,研究了它們應(yīng)用于多相催化、水溶性染料和有毒金屬離子吸附與分離等方面的性能。第一章介紹了超交聯(lián)聚合物和磁性多孔雜化材料... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

使用帶有RAFT鏈轉(zhuǎn)移劑基團(tuán)的聚乳酸、乙烯基芐氯和二乙烯基苯來(lái)制備多級(jí)孔聚合物

Figure 1-3 Synthesis of hypercrosslinked polysulfone.[40]圖1-3 超交聯(lián)聚醚砜的制備。[40]二甲基縮甲醛(FDA)是一種對(duì)聚苯乙烯上的兩個(gè)苯環(huán)進(jìn)行傅克烷基化交聯(lián)的低毒高效雙官能度外加交聯(lián)劑。這種方法以聚苯乙烯為前體，很容易就得到納米孔的聚合物。研究發(fā)現(xiàn) BET 表面積隨著聚苯乙烯聚合度的增加而增大，但當(dāng)聚合度超過(guò) 32 時(shí)，BET 表面積沒(méi)有發(fā)生明顯的增加[55]。通過(guò)緩慢加入 FDA 和FeCl3到聚苯乙烯稀溶液中，超交聯(lián)聚苯乙烯能夠在不同的有機(jī)溶劑中形成熱力學(xué)穩(wěn)定的均相溶液[56]。這種可加工的超交聯(lián)聚苯乙烯溶液的 BET 表面積達(dá)到了724 m2/g，并且具有很高的氣體吸附性能。具有可調(diào)孔結(jié)構(gòu)的聚合物分子篩膜可以通過(guò)對(duì)沒(méi)有孔結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯薄膜進(jìn)行 FDA 超交聯(lián)反應(yīng)得到[57]。所得的超交聯(lián)多孔膜具有內(nèi)部連通的多級(jí)孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)二氧化碳具有高滲透的選擇性分離的能力。以核殼瓶狀分子刷共聚物為分子模板進(jìn)行 FDA 超交聯(lián)反應(yīng)，隨后通過(guò)選擇性刻蝕內(nèi)殼聚乳酸得到具有中空結(jié)構(gòu)的微孔壁有機(jī)納米管網(wǎng)絡(luò)[58]

Figure 1-4 Network from crosslinking of phenylmethylsilicone with FDA and etching the silicone backbone.[60]圖1-4 對(duì)甲基苯基硅樹(shù)脂進(jìn)行FDA交聯(lián)和蝕刻二氧化硅主鏈的超交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)。[60]直徑低于 190 nm 的單分散多孔納米球可以通過(guò) FDA 對(duì)乳液聚合 PS-DVB納米球前體進(jìn)行超交聯(lián)得到[61](圖 1-5)。超交聯(lián)反應(yīng)起初快速發(fā)生在納米球表面，從而在每個(gè)球外面形成一層沒(méi)有反應(yīng)位點(diǎn)的外殼，從而降低球與球之間的交聯(lián)。所得超交聯(lián)納米球的 BET 表面積達(dá)到 527 m2/g。三維聚合物的和碳質(zhì)的納米維度網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)對(duì)自組裝形成的聚甲基丙烯酸@聚苯乙烯核殼納米球進(jìn)行超交聯(lián)和碳化得到[62]。經(jīng)過(guò)碳化后由于內(nèi)核聚甲基丙烯酸的降解產(chǎn)生了更大的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)，再加上超交聯(lián)反應(yīng)所產(chǎn)生的微孔結(jié)構(gòu)，使其 BET 表面積從 288 m2/g 增加至 839 m2/g。Figure 1-5 The preparation of polymeric and carbonaceous nanoscale networks by FDA-hypercrosslinking of self-assembled PMMA@PS core-shell nanospheres.[61]圖1-5 通過(guò)對(duì)自組裝PMMA@PS核殼納米球進(jìn)行FDA超交聯(lián)反應(yīng)制備聚合物以及碳納米網(wǎng)絡(luò)。[61]


本文編號(hào)：2931585