【摘 要】
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微孔材料,尤其是超微孔(孔径小于1 nm)含量丰富的微孔材料,在储氢领域有着潜在的用途。本文以1,3,5-三卤苯为主要原料,利用分子间缩合反应,合成环六苯基聚合物和乙二胺交联环六
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微孔材料,尤其是超微孔(孔径小于1 nm)含量丰富的微孔材料,在储氢领域有着潜在的用途。本文以1,3,5-三卤苯为主要原料,利用分子间缩合反应,合成环六苯基聚合物和乙二胺交联环六苯基聚合物,研究二维聚苯基网络的形成机理,考察其储氢性能。研究结果表明:(1)以1,3,5-三卤苯(均三氯苯、均三溴苯)和钠片为原料,以苯为溶剂,通过基于苯热的武慈反应,可获得具有丰富微孔的二维聚苯基网络(PPNs)。(2)分子动力学模拟结果表明,PPNs能够通过π?π相互作用,自组装形成二维层状结构。(3)基于武慈反应获得二维PPNs可以通过简单的热处理,可实现微孔结构的精细调变,520°C热处理10 h可获得微孔含量达80.7%的孔材料。(4)PPNs的储氢性能与其比表面积(SBET)、微孔比表面(Smicropore)、总孔体积(Vtotal pore)、微孔体积(Vmicropore)、介孔体积(Vmesopore)等单一参数没有线性关系,而与0.5?0.8 nm范围内超微孔的分布密切相关,并与超微孔的体积(Vultramicropore 0.5?0.8nm)呈线性关系。(5)PPNs在500?520℃范围热处理,可获得具有中等SBET(459.3?564.9 m2g?1)、较高Vultramicropore 0.5-0.8nm、超微孔集中于0.69?0.71 nm的孔材料,在77 K和1atm条件下表现出良好的储氢性能,储氢量达4.28?5.39 mmol g?1。(6)在273 K以上时,氢在PPNs中的吸附是化学吸附,而非物理吸附。(7)以1,3,5-三氯苯和乙二胺为原料,利用溶剂热反应,获得了乙二胺交联的PPNs聚合物,通过500?550°C热处理,获得的含氮PPNs因比表面积较小,储氢能力较差。
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