本文關鍵詞：超交聯(lián)微孔聚合物的制備與氣體吸附性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于特有的比表面積和特殊的孔結構,所以固體吸附材料在氣體存儲、分離和多相催化等多個領域具有很好的應用前景。在過去幾十年中,科學家們不斷開拓創(chuàng)新,研究出一系列固體吸附材料,除傳統(tǒng)的我們常見的沸石和活性炭以外,還包括金屬有機網(wǎng)絡(Metal Organic Frameworks, MOFs)和有機微孔聚合物(Microporous Organic Polymers, MOPs)等。其中有機微孔聚合物是一類具有高比表面積(Brunauer-Emmett-Teller, BET),低骨架密度,耐酸堿高溫的一類具有永久孔結構的新型微孔材料。又由于其具有合成方法多樣,孔徑可調,孔結構中易功能化修飾等優(yōu)點,因此在許多應用方面與其他孔結構相比更具優(yōu)勢,所以越來越多的科學家開始了對其研究。目前需要克服的主要問題是,合成大部分有機微孔材料需要使用價格高的催化劑,使其工業(yè)化應用等方面成本高昂,這也是現(xiàn)在實驗研究還只停留在實驗室的原因之一。但近年來隨著超交聯(lián)聚合物的引入,微孔材料在結構設計和功能應用的多樣性方面取得了顯著的進步,并有望走出實驗室,距工業(yè)化生產(chǎn)更近了一步。首先,本論文回顧了微孔有機骨架這一領域的研究進展以及超交聯(lián)聚合物的制備方法,以及以一些價格低廉的化合物為編織單體,用一些常用的合成方法設計了高BET的多孔材料的思路。其次,本論文通過對分子進行合理的設計,從而研究出新型的具有微孔孔或光學特性的一系列高度交聯(lián)的聚合物,通過紅外(FT-IR)、固體核磁(13C-NMR)、物理吸附測試等表征方法對所制備的超交聯(lián)聚合物微孔性質與直鏈連接方式間的關系進行了描述,并進行相關有機化學和高分子化學理論的研究討論。論文的主要工作如下：(1)芳香基9,9’-聯(lián)亞芴基(BFDE)化合物能夠在lewis酸的催化下進行傅克反應,利用單體中中C=C雙鍵的高活性的反應特性,制成超交聯(lián)多孔聚合物BFDE-1和BFDE-2。材料為無定形態(tài),其中BFDE-1的比表面積達到1341 m2/g。在1.0bar/273 K條件下,二氧化碳吸附量4.10 mmol;而BFDE-2的BET也達到也達到1282 m2/g,在同樣條件下測得的CO2吸附量雖然不及BFDE-1,但也達到3.17 mmol,所以由BFDE化合物編織的超交聯(lián)聚合物在氣體分離方面有潛在的應用價值。(2)設計合成了二苯并噻吩,二苯并呋喃,咔唑,芴,在1,2-二氯乙烷溶液中通過傅-克烷基化反應(Friedel-Crafts, F-C)得到了它們相應的含有一系列系統(tǒng)變化的結點和鏈接結構的孔壁飾有大量雜原子的微孔材料。由物理吸附等溫線可以得到聚合物孔徑為微孔,比表面積最高可達960 m2/g。HDBF, HFUL, HCBZ和HDTH四種聚合物表面引入大量的氮,硫和氧原子等吸收位點導致了微孔結構對C02俘獲能力增強,在0℃下,100MPa的條件下可達11.1wt%。此外,還研究了網(wǎng)絡的化學組成、孔結構以及吸附質化學物理性質與CO2吸附行為間的關系。(3)設計合成1,1-二苯基-2,3,4,5-四苯基硅咯(M1),1-苯基-1-甲基-2,3,4,5-四苯基環(huán)硅咯(M2),1,1-二甲基-2,3,4,5-四苯基硅咯(M2)三種單體,在交聯(lián)劑作用下制備出三種高度交聯(lián)的聚合網(wǎng)絡。氮氣吸附實驗結果表明,三種交聯(lián)網(wǎng)絡均具有多孔的骨架,但并非骨架性基團苯基在化合物中占得比例越大,最終得到材料的比表面積就越高,Network-3具有最高的剛性基團苯基,但其表面積卻最少—1147 m2/g,這可能不大自由度的苯導致了分子鏈較緊密的堆積造成孔徑和孔體積的減小。CO2吸附測試也表明三者均含有大量的超微孔結構。
【關鍵詞】：超交聯(lián)聚合物 二氧化碳 比表面積 構建塊 交聯(lián)劑
【學位授予單位】：陜西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O631;TB383.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 微孔聚合物的研究進展12-17
• 1.1.1 自聚微孔聚合物13-14
• 1.1.2 共價有機網(wǎng)絡14-15
• 1.1.3 共軛微孔聚合物15-16
• 1.1.4 超交聯(lián)微孔聚合物16-17
• 1.2 超交聯(lián)聚合物的制備及分類17-22
• 1.2.1 采用后交聯(lián)的合成方法編織18-19
• 1.2.2 采用一步法的合成方法編織19-20
• 1.2.3 采用外加交聯(lián)劑的合成方法編織20-22
• 1.3超交聯(lián)聚合物的應用22-24
• 1.3.1 氣體儲存材料22-23
• 1.3.2 光學材料23
• 1.3.3 低介電常數(shù)材料23-24
• 1.4 論文研究目的及主要研究內容24-25
• 第二章 螺芴類不同催化劑條件下交聯(lián)網(wǎng)絡的合成及性能研究25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 實驗部分25-28
• 2.2.1 實驗原料25-26
• 2.2.2 儀器表征26-27
• 2.2.3 螺芴類交聯(lián)網(wǎng)絡的制備27-28
• 2.3 結果與討論28-34
• 2.3.1 物理吸附分析28-31
• 2.3.2 掃描電鏡分析31-32
• 2.3.3 熱重分析32-33
• 2.3.4 紅外分析33
• 2.3.5 XRD分析33-34
• 2.4 本章小結34-37
• 第三章 雜環(huán)類芳香超交聯(lián)網(wǎng)絡的合成及性能研究37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 實驗部分37-40
• 3.2.1 實驗原料37-38
• 3.2.2 儀器表征38-39
• 3.2.3 雜環(huán)類芳香超交聯(lián)微孔聚合物的合成39-40
• 3.3 結果與討論40-45
• 3.3.1 物理吸附分析41-43
• 3.3.2 掃描電鏡分析43-44
• 3.3.3 熱重分析44-45
• 3.4 本章小結45-47
• 第四章 硅咯類交聯(lián)網(wǎng)絡的合成及性能研究47-61
• 4.1 引言47
• 4.2 實驗部分47-50
• 4.2.1 實驗原料47-48
• 4.2.2 儀器表征48-49
• 4.2.3 硅雜環(huán)戊二烯類超交聯(lián)微孔聚合物的合成49-50
• 4.3 結果與討論50-59
• 4.3.1 物理吸附分析51-54
• 4.3.2 掃描電鏡分析54-55
• 4.3.3 熱重分析55-56
• 4.3.4 紅外分析56-57
• 4.3.5 固體核磁分析57-58
• 4.3.6 XRD分析58-59
• 4.4 本章小結59-61
• 總結與展望61-63
• 參考文獻63-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士學位期間科研成果75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曹鵬;齊暑華;理莎莎;程博;;酚醛樹脂耐熱改性研究進展[J];中國膠粘劑;2010年06期

  本文關鍵詞：超交聯(lián)微孔聚合物的制備與氣體吸附性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：314947