基于咔唑和三苯胺的微孔有机骨架合成及应用研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 谷春阳 |
| 答辩日期 | 2016-06 |
| 文献子类 | 硕士 ; 学位论文 ; 硕士 ; 学位论文 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 青岛 |
| 导师 | 阳仁强 研究员 |
| 关键词 | 微孔聚合物 咔唑 三嗪 比表面积 气体吸附分离 |
| 学位专业 | 化学工程 |
| 其他题名 | 无 |
| 英文摘要 | 有机微孔材料是一类孔尺寸小于 2 nm的新型孔材料，其具有比表面积大， 化学稳定性高，比容高等优点，在存储分离中具有潜在的应用价值，引起了科学家的热切关注。有机多孔材料主要由 C，H，O，N，B等轻质元素组成，与传统的无机材料相比较，可以在较大范围内通过化学修饰的方法实现材料骨架结构的改变，从而可实现气体的高密度存储。本论文的工作主要是设计合成了两类共轭微孔聚合物，并通过固体核磁，氮气吸附等温线表征聚合物基本结构，通过CO2，H2，CH4，在不同温度下的吸附等温线研究各种聚合物对上述气体的吸附存储，及选择分离能力。论文主要包括以下内容：第一章：微孔有机聚合物的综述。第二章：四个咔唑基共轭微孔聚合物PCz-Cn-Cz(n=3-6)由FeCl3氧化偶联聚合得到。这四个聚合物的BET比表面积分别为862 m2 g-1、870 m2 g-1、768 m2 g-1和785 m2 g-1，有趣的是，尽管这四个聚合物的结构是由不同的柔性亚烷基链连接刚性的咔唑基团构成的，但是它们的孔径分布都集中在0.5 nm处，我们推测这可能是因为柔性的亚烷基链容易扭曲，导致分子内的夹层和孔隙填充。气体吸附曲线表明，在77 K/1 bar，最大的H2吸附量是1.33 wt%；273 K/1 bar，CO2的吸附量可达到16.8 wt%；273 K/1 bar，CH4的最大吸附量是2.11 wt%；298 K/1 bar，CO的吸附量可达到1.37 wt%。273 K，CO2 / N2和CO2 / CH4的最大分离比分别是47.7和14.0；298 K，CO2 / N2和CO2 / CH4的最大分离比分别是33.8和7.3。第三章：四种共价三嗪骨架聚合物（PCTF-1至PCTF-4）在ZnCl2的催化下用离子热反应聚合而成，前三种聚合物的BET表面面积分别为853 m2 g-1、811 m2 g-1、391 m2 g-1，与支链的长度相悖，这表明单体的支链越长，能够更有效堆积，从而导致材料的密度更高，表面积更低。PCTF-4与PCTF-2相比，仅仅是把PCTF-2支链上中间的苯换成了苯并噻二唑，然而N2吸附曲线测得PCTF-4的比表面积为1404 m2 g-1，接近PCTF-2的两倍。富氮的C3N3环与CO2的作用力强，增加了对CO2的吸附，特别是PCTF-4，在273 K/1 bar，CO2的吸附量是20.5 wt%，这个值在共价三嗪骨架聚合物中是最大的，这个结果表明，强极性基团(噻二唑)引入到聚合物骨架是一种有效的策略来增强微孔有机聚合物与CO2分子的作用力。另外，这些共价三嗪骨架聚合物有着很好的物理化学稳定性，在273 K显示了很高的CO2 / N2和CO2 / CH4分离比，最高分别是14-56，11-20。然而,在水蒸气的存在下,这些材料的CO2吸附量都减少了，这可能是由于聚合物与水形成了氢键作用，这个现象表明在干燥条件下表现良好的材料在更接近实际的条件下可能不是最有前途的材料。第四章：本论文总结。 |
| 学科主题 | 化工 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2016-07-01 |
| 源URL | [http://ir.qibebt.ac.cn/handle/337004/9777]  |
| 专题 | 青岛生物能源与过程研究所_先进有机功能材料团队 |
| 作者单位 | 中科院青岛生物能源与过程研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 谷春阳. 基于咔唑和三苯胺的微孔有机骨架合成及应用研究[D]. 青岛. 中国科学院研究生院. 2016. |
入库方式： OAI收割
来源：青岛生物能源与过程研究所
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