本文關(guān)鍵詞：共價(jià)有機(jī)骨架和共軛微孔聚合物的合成及性能研究

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【摘要】：近些年來(lái),有機(jī)多孔聚合物材料作為多孔材料家族中的一員,已經(jīng)廣泛地引起科學(xué)家和企業(yè)家的密切關(guān)注。有機(jī)多孔聚合物材料已經(jīng)在氣體吸附和分離、非均相催化、化學(xué)傳感和光電材料等領(lǐng)域迅猛發(fā)展。超交聯(lián)聚合物(HCPs)、共軛微孔聚合物(CMPs)、多孔芳香骨架(PAFs)和結(jié)晶性共價(jià)有機(jī)骨架(COFs)等多孔有機(jī)聚合物材料相繼被合成出來(lái)并應(yīng)用于許多領(lǐng)域。共軛微孔聚合物材料(CMPs)具有高比表面積、可調(diào)控的孔結(jié)構(gòu)、超強(qiáng)的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性;共價(jià)有機(jī)骨架材料(COFs)兼?zhèn)溆行虻目捉Y(jié)構(gòu)和良好的結(jié)晶性。本論文設(shè)計(jì)及合成了三種新型的共價(jià)有機(jī)骨架材料和一種新型的共軛微孔聚合物材料,并且對(duì)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本論文第三章中詳細(xì)闡述了一種新穎的亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架(ACOF-1)的合成及其氣體吸附性質(zhì)研究。ACOF-1是在溶劑熱的條件下,由1,3,5-三甲�；胶退想峦ㄟ^(guò)縮合反應(yīng)制備。ACOF-1具有較高的比表面積和相對(duì)較小的孔徑。在273 K和1 bar的條件下,該材料具有較高的二氧化碳吸附能力,吸附量高達(dá)177 mg g-1,同時(shí)甲烷吸附量為11.5 mg g-1。本論文第四章中詳細(xì)闡述了一種新穎的亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架(COF-JLU2)的設(shè)計(jì)及合成。COF-JLU2是在溶劑熱的條件下,由1,3,5-三羥基-2,4,6-三甲�；胶退想峦ㄟ^(guò)縮合反應(yīng)制備。COF-JLU2比表面積高達(dá)410 m2 g-1,孔體積為0.56cm3 g-1。在273 K和1 bar的條件下,COF-JLU2具有非常好的二氧化碳和甲烷吸附能力,吸附量分別為217 mg g-1和38 mg g-1,同時(shí)二氧化碳和氮?dú)獾倪x擇性比達(dá)到77。此外,在77 K和1 bar的條件下,COF-JLU2具有超高的氫氣吸附能力,其吸附量高達(dá)16 mg g-1,優(yōu)于之前報(bào)道的大部分共價(jià)有機(jī)骨架材料。本論文第五章中詳細(xì)闡述了一種新穎的共價(jià)有機(jī)骨架(COF-JLU3)的設(shè)計(jì)及合成。COF-JLU3是在溶劑熱的條件下,由1,3,5-三(3-叔丁基-4-羥基-5-甲酰基苯基)苯和水合肼通過(guò)縮合反應(yīng)制備。COF-JLU3具有氫鍵結(jié)構(gòu),同時(shí)兼有高比表面積,良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性;該材料固態(tài)量子效率高達(dá)9.91%。由于COF-JLU3表面上就有豐富的雜原子位點(diǎn),可以通過(guò)酸堿相互作用識(shí)別金屬離子。COF-JLU3分散于四氫呋喃中,可以作為熒光探針選擇性識(shí)別二價(jià)銅離子,其檢測(cè)限達(dá)到0.31μM。這是第一個(gè)共價(jià)有機(jī)骨架用于檢測(cè)的痕量的銅離子的熒光探針。本論文第六章中詳細(xì)闡述了一種新型三苯基硼類(lèi)微孔聚合物BCMP-3的合成及其性質(zhì)研究。首先,利用Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)制備BCMP-3;隨后,利用紅外、固體核磁、SEM和TEM等測(cè)試對(duì)BCMP-3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的表征。氮?dú)馕綔y(cè)試表明了BCMP-3具有高的比表面積為950 m2g-1、適中的孔體積為0.768cm3g-1和超高的固態(tài)量子效率為18%。鑒于BCMP-3材料中硼的缺電子特征和超高的量子效率,我們對(duì)該材料進(jìn)行了陰離子傳感的研究。BCMP-3分子中的硼可以與溶液中的氟離子發(fā)生配位作用,這種作用會(huì)大大影響分子中硼/氮原子的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程,從而使該分子的熒光發(fā)生猝滅,實(shí)現(xiàn)了陰離子的識(shí)別。我們也研究了BCMP-3對(duì)氟離子的吸附性能,在298 K條件下,BCMP-3的吸附量24 mg g-1,氟離子的平衡濃度為16 mg L-1。我們對(duì)這一過(guò)程的進(jìn)行了數(shù)據(jù)擬合,發(fā)現(xiàn)該過(guò)程符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Langmuir方程。BCMP-3對(duì)氟離子吸附的過(guò)程進(jìn)行多次回收利用實(shí)驗(yàn),吸附效果沒(méi)有明顯下降。
【關(guān)鍵詞】：共價(jià)有機(jī)骨架 共軛微孔聚合物 氣體吸附 熒光探針 銅離子識(shí)別 氟離子識(shí)別和移除
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O631
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 前言12-48
• 1.1 有機(jī)多孔材料的發(fā)展12-22
• 1.1.1 超交聯(lián)聚合物HCPs12-14
• 1.1.2 固有微孔聚合物PIMs14-15
• 1.1.3 共價(jià)有機(jī)骨架COFs15-19
• 1.1.4 共軛微孔聚合物CMPs19-20
• 1.1.5 多孔芳香骨架PAFs20-21
• 1.1.6 共軛三嗪骨架CTFs21-22
• 1.2 共價(jià)有機(jī)骨架的合成22-27
• 1.2.1 共價(jià)有機(jī)骨架的反應(yīng)基團(tuán)多樣性22-23
• 1.2.2 共價(jià)有機(jī)骨架的幾何設(shè)計(jì)策略23
• 1.2.3 共價(jià)有機(jī)骨架的連接方式23-24
• 1.2.4 共價(jià)有機(jī)骨架的制備方法24-25
• 1.2.5 共價(jià)有機(jī)骨架的穩(wěn)定性25-27
• 1.3 共價(jià)有機(jī)骨架的應(yīng)用27-34
• 1.3.1 共價(jià)有機(jī)骨架在氣體吸附和分離方面的應(yīng)用27-29
• 1.3.2 共價(jià)有機(jī)骨架在非均相催化方面的應(yīng)用29-30
• 1.3.3 共價(jià)有機(jī)骨架在化學(xué)傳感方面的應(yīng)用30-32
• 1.3.4 共價(jià)有機(jī)骨架在光電方面的應(yīng)用32-33
• 1.3.5 共價(jià)有機(jī)骨架在其他方面的應(yīng)用33-34
• 1.4 以聯(lián)氨為原料制備的共價(jià)有機(jī)骨架的合成及其應(yīng)用34-35
• 1.5 共軛微孔聚合物的合成35-36
• 1.5.1 共軛微孔聚合物反應(yīng)基團(tuán)的多樣性35-36
• 1.5.2 共軛微孔聚合物合成反應(yīng)與方法36
• 1.6 共軛微孔聚合物的應(yīng)用36-41
• 1.6.1 共軛微孔聚合物在氣體吸附和分離方面的應(yīng)用36-38
• 1.6.2 共軛微孔聚合物在非均相催化方面的應(yīng)用38-39
• 1.6.3 共軛微孔聚合物在化學(xué)傳感方面的應(yīng)用39-40
• 1.6.4 共軛微孔聚合物在其他方面的應(yīng)用40-41
• 1.7 新型的三苯基硼類(lèi)微孔聚合物的合成及應(yīng)用41-42
• 1.8 本課題選題目的、意義和主要結(jié)果42-43
• 1.9 本章參考文獻(xiàn)43-48
• 第二章 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備48-52
• 2.1 試劑的純化48
• 2.2 常規(guī)試劑純度及廠家48-49
• 2.3 分析與測(cè)試49-52
• 第三章 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料ACOF-1 的設(shè)計(jì)合成、表征及性質(zhì)研究52-66
• 3.1 引言52-53
• 3.2 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料ACOF-1 合成與表征53-58
• 3.2.1 ACOF-1 單體的合成53-54
• 3.2.2 模型化合物的合成54
• 3.2.3 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料ACOF-1 的合成與表征54-58
• 3.3 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料ACOF-1 的性質(zhì)研究58-62
• 3.3.1 ACOF-1 的熱穩(wěn)定性研究58-60
• 3.3.2 ACOF-1 的氣體吸附性質(zhì)研究60-62
• 3.4 本章小結(jié)62
• 3.5 本章參考文獻(xiàn)62-66
• 第四章 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料COF-JLU2的設(shè)計(jì)合成、表征及性質(zhì)研究66-80
• 4.1 引言66-67
• 4.2 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料COF-JLU2合成與表征67-72
• 4.2.1 COF-JLU2單體的合成67
• 4.2.2 模型化合物的合成67-68
• 4.2.3 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料COF-JLU2的合成及表征68-72
• 4.3 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料COF-JLU2的性質(zhì)研究72-77
• 4.3.1 COF-JLU2的熱穩(wěn)定性研究72-74
• 4.3.2 COF-JLU2的化學(xué)穩(wěn)定性研究74
• 4.3.3 COF-JLU2的氣體吸附性質(zhì)研究74-77
• 4.4 本章小結(jié)77
• 4.5 本章參考文獻(xiàn)77-80
• 第五章 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料COF-JLU3的設(shè)計(jì)合成、表征及性質(zhì)研究80-94
• 5.1 引言80-81
• 5.2 新亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料COF-JLU3的合成與表征81-86
• 5.2.1 COF-JLU3單體的合成81-82
• 5.2.2 模型化合物的合成82-83
• 5.2.3 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料COF-JLU3的合成及表征83-86
• 5.3 新型亞胺基共價(jià)有機(jī)骨架材料COF-JLU3的性質(zhì)研究86-92
• 5.3.1 COF-JLU3的熱穩(wěn)定性研究86-87
• 5.3.2 COF-JLU3的化學(xué)穩(wěn)定性研究87-88
• 5.3.3 COF-JLU3的金屬離子識(shí)別研究88-92
• 5.4 本章小結(jié)92
• 5.5 本章參考文獻(xiàn)92-94
• 第六章 新型三苯基硼類(lèi)微孔聚合物BCMP-3 的設(shè)計(jì)合成、表征及其性質(zhì)研究94-108
• 6.1 引言94-95
• 6.2 新型三苯基硼類(lèi)微孔聚合物BCMP-3 的合成與表征95-99
• 6.2.1 BCMP-3 的單體的合成95-96
• 6.2.2 BCMP-3 的合成及表征96-99
• 6.3 新型三苯基硼類(lèi)微孔聚合物BCMP-3 的性質(zhì)研究99-106
• 6.3.1 BCMP-3 的氟離子傳感研究99-102
• 6.3.2 BCMP-3 的氟離子吸附性質(zhì)的研究102-106
• 6.4 本章小結(jié)106
• 6.5 本章參考文獻(xiàn)106-108
• 附圖108-116
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果116-118
• 致謝118

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本文編號(hào)：948605