功能化共轭微孔聚合物的制备及其在水处理中的应用研究

摘要

21世纪以来，全球工业发展达到了前所未有的繁荣局面，而与此同时产生的水资源短缺和水环境污染问题日益严重，治理水体污染已成为国内外学术界研究的重要范畴。微孔聚合物作为一类共价键结合的有机多孔材料，因其高比表面积、明确的孔径和功能位点而显示出非常广泛的应用前景。结合上述情况，本研究课题选用溴代化合物和 1,3,5-三乙炔基苯及 1,4-二乙炔基苯为单体，采用Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应，制备出可应用于水体中残留药物的吸附以及微生物的抑制的含有特定官能团的共轭微孔聚合物。通过综合分析交叉极化/魔角旋转(CP/MAS)固体 13C核磁谱及傅里叶红外光谱（FTIR）鉴定了所合成聚合物的结构，元素分析和能谱（EDS）确定了聚合物的化学组成，利用热失重分析仪（TGA）进行了聚合物的热稳定性测试，扫描电子显微镜（SEM）对聚合物的形貌进行了观察，氮气吸脱附实验研究了所制备聚合物的孔性能。通过分析上述表征结果，得到了稳定性良好、形貌有趣、孔性能优异的含特定官能团的共轭微孔聚合物。 将含苯并噻二唑的共轭微孔聚合物（CMPSN）应用于水体中残留药物的去除，以四环素为代表药物，研究了两种共轭微孔聚合物在水体中对其去除的应用效果。结果表明，噻二唑的活性位点可以与四环素特定结合，去除水体中残留的四环素， CMPSN-2的吸附量可达到43.89 mg g-1。通过对比样品处理前后对四环素的吸附量，发现吸附剂孔径的大小不是四环素吸附的主要因素，进一步证明了聚合物CMPSN-2对四环素吸附的机理是四环素与聚合物内部反应位点的结合。 将含乙内酰脲的共轭微孔聚合物（CMPH）应用于水体中微生物的抑制，选用大肠杆菌（E.coli）、金黄色葡萄球菌（St.aureus）为代表菌种，完成了一系列抗菌实验；结果表明：两种聚合物对 E.coli和St.aureus有不同程度的抗菌活性， CMPH-1对E.coli的抑制能力更强。验证了 CMPH-1的抗菌能力与其浓度正相关，且浓度为100μg mL-1的CMPH-1在2 h可完全抑制E.coli的生长。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 纳米多孔材料概述

1.3 微孔有机聚合物（MOPs）概述

1.3.1 超高交联聚合物（ HCPs）

1.3.2 自具微孔聚合物（ PIMs）

1.3.3 共价有机骨架（COFs）

1.3.4 共轭微孔聚合物（ CMPs）

1.4.1 研究背景与意义

1.4.2 研究主要内容

第2章 苯并噻二唑基共轭微孔聚合物的制备及其对四环素吸附性能的研究

2.1 引言

2.2.1 实验原料

2.2.2 苯并噻二唑基共轭微孔聚合物的制备和造孔

2.2.3 水体中四环素的去除实验

2.2.4 材料表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 苯并噻二唑基共轭微孔聚合物的结构分析

2.3.2 苯并噻二唑基共轭微孔聚合物的稳定性测试

2.3.3 聚合物的形貌和孔性能研究

2.3.4 苯并噻二唑基共轭微孔聚合物去除四环素的性能研究

2.4 本章小结

第3章 乙内酰脲基共轭微孔聚合物的制备及其抗菌性能的研究

3.1 引言

3.2.1 实验原料

3.2.2 抗菌剂的制备

3.2.3 乙内酰脲基共轭微孔聚合物在水体中的抗菌实验

3.2.4 材料表征

3.3.1 乙内酰脲基共轭微孔聚合物的结构表征

3.3.2 乙内酰脲基共轭微孔聚合物的形貌和孔性能研究

3.3.3 乙内酰脲基共轭微孔聚合物对常见菌种抑制性能的研究

3.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录