本文關鍵詞：基于噻吩多孔聚合物的制備、表征及其氣體吸附性能研究

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【摘要】：由碳、氫、氧、氮、硼等輕質(zhì)元素組成,通過共價鍵連接,并且具有較大的比表面積和大量微孔,這樣的聚合物被稱為有機多孔材料。和傳統(tǒng)的多孔材料(例如:活性炭、沸石、分子篩)相比較,有機多孔聚合物是一種新型的多孔材料,因為其具有較低的骨架密度、較高的比表面積、較高的化學和熱穩(wěn)定性和多樣的骨架分子結(jié)構等特點。這些優(yōu)異的特點使有機多孔材料在非均相催化,氣體吸附與分離,儲能等方面有著廣泛的應用。因此,有機多孔材料作為一個研究熱點,這些年得到了快速的發(fā)展。本論文中制備了一系列含硫量較高的噻吩多孔聚合物,對它們的化學結(jié)構進行了表征,并研究了其在氣體吸附方面的應用。第一部分:全噻吩有機多孔聚合物的制備、表征及其氣體吸附的研究設計合成了兩種新穎的全噻吩單體四噻吩并[1,2-b:4,3-b':5,6-b'':8,7-b''']環(huán)辛四烯,苯并[1,2-b:3,4-b':5,6-b'']三噻吩,這兩種單體分別經(jīng)過無水三氯化鐵氧化聚合得到了兩種新穎的全噻吩有機共軛多孔聚合物(ThPOP-1和ThPOP-2)。這兩種多孔聚合物經(jīng)過傅里葉變換紅外光譜,固體13C CP/MAS NMR,X射線光電子能譜進行化學結(jié)構表征。氮氣的吸附 脫附曲線表明,兩種聚合物的比表面積分別為1050和160 m2g-1。二氧化碳吸附曲線表明,在273 K和1.0 bar條件下,ThPOP-1具有二氧化碳吸附量為15.0 wt%,高于ThPOP-2的二氧化碳吸附量(4.0 wt%)。在77 K和1.0 bar條件下,ThPOP-1的氫氣吸附量為2.23 wt%,高于ThPOP-2的氫氣吸附量(1.03 wt%)。第二部分:含噻吩有機多孔聚合物的制備、表征及其氣體吸附的研究以乙烯基和苯環(huán)為中心核,設計并合成了四種含噻吩單體1,1,2,2-四(2-噻吩基)乙烯,1,3,5-三(2-噻吩基)苯,1,2,4,5-四(2-噻吩基)苯,1,2,3,4,5,6-六(2-噻吩基)苯,利用無水三氯化鐵氧化聚合分別制備了四種含噻吩共軛微孔聚合物ThPOP-3,ThPOP-4,ThPOP-5和ThPOP-6。這些含噻吩共軛微孔聚合物經(jīng)過傅里葉變換紅外光譜和固體13C CP/MAS NMR進行化學結(jié)構表征。氮氣的吸附 脫附曲線表明,以乙烯基為中心核的聚合物ThPOP-3具有的BET比表面積比較低,僅為346 m2 g-1。以苯環(huán)為中心核的三種聚合物的BET比表面積比較高,均超過1000 m2g-1。四種聚合物的孔徑分布均小于2 nm,都屬于微孔材料。二氧化碳的吸附曲線表明,273K和1.0 bar條件下,以苯環(huán)為中心核的三種聚合物對二氧化碳具有較好的吸附性能,其中ThPOP-4的二氧化碳吸附量最高,為15.34 wt%。77 K和1.0 bar條件下,ThPOP-5的氫氣吸附量最高,為2.17 wt%。
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O633.5;O647.33

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