新型孔材料的合成、结构及其吸附性质的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:sdbradycn
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有机共轭聚合物是一种新型的多孔材料,具有较大比表面积和良好孔结构性能,在催化化学、环境保护和气体储存等领域有广阔的应用前景,因而得到了广泛的研究与应用。其中芳基炔烃类的有机共轭聚合物含有大范围的π-π共轭体系,具有结构稳定和耐酸碱腐蚀等优点。论文中合成了几类基于Sonogashira-Hagihara反应机理制备的有机共轭聚合物,并且进行了表征分析以及其吸附有机溶剂的应用研究,这些工作将为设计和合成新型多孔材料提供帮助和指导,论文中研究的主要内容及结论概况如下:1.以1,3,5-三乙炔苯和/或1,4-二乙炔苯为聚合单体制备了一组偶合共轭微孔聚合物(HCMP)。研究结果表明反应物的单体结构和摩尔比对合成样品的比表面积,孔性能有着显著影响。随着1,3,5-三乙炔苯含量的增加,HCMP样品的比表面积和总孔体积也会增加,其吸附有机溶剂的性能越好;然而体系中微孔的孔体积则不断减少,其吸附氢气的能力也随之降低;2.理想状态卜,1,3,5-三乙炔苯和1,3,5-三溴苯聚合后形成的聚合物是2维有序结构的薄膜结构。但是薄膜材料热力学不稳定,容易发生卷曲或团聚。本文研究发现不同的溶剂对聚合物的形貌有较大的影响。在以甲苯、对二甲苯和间三甲苯为反应溶剂时,分别形成了具有球形、中空管形和片层形的不同形貌的颗粒。不同形貌的聚合物吸附氮气和氢气的性能相近,而吸附有机溶剂的性能相差较大,由于聚合物吸附液体后溶胀效应的影响,片层形的聚合物吸附有机溶剂的性能最好;3.分别以1,3,5-三乙炔苯和1,4-三溴苯,1,4-二乙炔苯和1,3,5-三溴苯进行反应,合成了具有中空管形结构和平面结构形貌特征的聚合物材料。实验结果表明线性结构1,4-二乙炔苯和平面结构的1,3,5-三乙炔苯在聚合过程中起到了导向剂和模板剂的作用。这两种材料具有较人的比表面积和孔体积,又表现了超强的疏水性质,同时对有机溶剂有良好的吸附性能;4.1,4-二乙炔苯与1,3,5-三溴苯酚进行反应,合成了高度聚合,具有弹性的聚合物颗粒。1,4-二乙炔苯在聚合过程中起到了导向剂的作用,材料形成了具有中空管形形貌的聚合物颗粒。当这种材料吸附有机溶剂达到饱和后,通过挤压的物理方式将聚合物中的有机物质分离出来,再生方法简单,有良好的应用价值。
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