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多孔有机骨架材料(Porous Organic Frameworks,POFs)是一类由轻元素(碳、氢、氧、氮和硼等)组成的有机基块通过聚合反应而形成的共价键连接的多孔聚合物。POFs具有骨架密度低、稳定性高、比表面积大、结构多样和修饰容易等特点,其在吸附和分离、催化和传感等领域研究广泛。对于POFs合成,主要关注聚合反应类型和构筑基块。对于聚合反应类型,依据使用的催化剂类型,主要包括无催化剂、酸催化剂、碱催化剂、贵金属催化剂、过渡金属催化剂和路易斯酸催化剂等各类聚合反应。其中,路易斯酸催化剂廉价易得,反应涉及的构筑单体和聚合条件相对简单,因此,路易斯酸催化的聚合反应广泛用于合成POFs;对于构筑基块,其种类丰富多样决定POFs的结构易于调变,且孔道具有可修饰性,在POFs的研究中需要不断地开发新型构筑基块。Tr?ger’s碱是具有两个桥连N原子的二胺分子,双环单元两侧紧密相连的芳香环框架几乎垂直,形成了刚性的V型结构。由于其独特的刚性几何构型,基于Tr?ger’s碱的POFs研究近年来逐渐增多。本论文主要以基于4-三苯代甲基苯胺的Tr?ger’s碱为单体,分别以无水三氯化铁和三氯化铝作为催化剂,通过调控反应单体浓度和催化剂用量,合成了系列PAFs(PAF=Porous Aromatic Framework),并研究它们的小分子气体吸附和分离性质。具体研究内容如下:一、三氯化铁催化基于4-三苯代甲基苯胺的Tr?ger’s碱构筑的PAF-102s及其低碳烃吸附和分离性质。利用4-三苯代甲基苯胺合成了一个Tr?ger’s碱单体,以无水三氯化铁作为催化剂,二甲醇缩甲醛作为交联剂,1,2-二氯乙烷作为溶剂,调控反应单体浓度以及交联剂用量合成了PAF-102s。测试对比单体和PAF-102s的红外光谱表明聚合反应已经发生。扫描电镜显示PAF-102s为直径在30-100 nm之间粗细不均匀的丝状纤维。77 K下氮气吸附-脱附表明PAF-102s均为微孔材料,其中,PAF-102-b和PAF-102-d的BET(BET=Brunauer Emmett Teller)比表面积相对较高(分别为648 m~2g-1和636 m~2g-1)。在273 K和298 K下,研究了它们的小分子烃吸附与分离性能。其中,在298 K和1 bar下,PAF-102-b的乙烷、乙炔和乙烯的吸附量分别为38.1 cm~3g-1、46.5 cm~3g-1和35.5 cm~3g-1;PAF-102-b的甲烷、乙烷和丙烷的吸附量分别为7.9 cm~3g-1、38.1 cm~3g-1、和51.1cm~3g-1。在298 K和1 bar下,PAF-102-d的乙烷、乙炔和乙烯的吸附量分别为40.3 cm~3g-1、45.3 cm~3g-1和35.7 cm~3g-1;PAF-102-d的甲烷、乙烷和丙烷的吸附量分别为7.5 cm~3g-1、40.3 cm~3g-1和67.0 cm~3g-1。利用理想气体吸附溶液理论计算得到,在298 K和100 k Pa下,PAF-102-b的C2H6/C2H4和C2H2/C2H4的分离比分别为1.3和1.6,而C3H8/CH4和C2H6/CH4的分离比分别为441.6和27.9。在298 K和100 k Pa下,PAF-102-d的C2H6/C2H4和C2H2/C2H4的分离比分别为1.5和1.5,而C3H8/CH4和C2H6/CH4的分离比分别为10590.7和45.5;二、三氯化铝催化基于4-三苯代甲基苯胺的Tr?ger’s碱构筑的PAF-103s及其小分子气体吸附和分离性能。利用基于4-三苯代甲基苯胺的Tr?ger’s碱单体,以无水三氯化铝作为催化剂,三氯甲烷作为溶剂,并且调控单体浓度和催化剂用量合成了PAF-103s。对比单体和PAF-103s的红外光谱,证明聚合反应已经发生。扫描电镜显示PAF-103s为直径约300 nm的小球。氮气吸附-脱附表明PAF-103s均为微孔材料,PAF-103-a、PAF-103-b和PAF-103-c的BET比表面积分别为610m~2g-1、601 m~2g-1和532 m~2g-1。在273 K和298 K下,测试了PAF-103s的小分子烷烃、氮气和二氧化碳吸附性能。在298 K和1 bar下,PAF-103-a的甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳的吸附量分别为7.6 cm~3g-1、37.3 cm~3g-1、52.1 cm~3g-1和30.3cm~3g-1。在298 K和1 bar下,PAF-103-c的甲烷、乙烷、丙烷和二氧化碳的吸附量分别为12.3 cm~3g-1、57.9 cm~3g-1、75.9 cm~3g-1和47.2 cm~3g-1。利用理想气体吸附溶液理论计算得到,在298 K和100 k Pa下,PAF-103-a的C3H8/CH4、C2H6/CH4、CH4/N2和CO2/CH4的分离比分别为332.0、27.6、5.8和7.0。在298 K和100 k Pa下,PAF-103-c的C3H8/CH4、C2H6/CH4、CH4/N2和CO2/CH4的分离比分别为487.8、32.5、9.5和7.4。