基于1,3,5-三嗪纳米孔有机聚合物的合成及性能研究

摘要

近年来，微孔有机聚合物因有分子或纳米级别的开放孔道、优异的孔性质、高的热及化学稳定性和大的比表面积，在催化剂载体、气体分离、气体储存、光电材料等诸多领域中的重要应用而成为国内外研究热点。将微孔有机聚合物发展成为工业化的廉价普通有机聚合物，是科研工作者当前函需解决的问题。本文通过廉价的工业原料用新的合成方法，设计并合成了一系列1，3，5-三嗪基骨架新型多孔纯有机材料，并对其性能进行了深入研究。
　　首先，以廉价的三聚氯氰和三苯胺为单体，在路易斯酸甲磺酸催化下，通过一步傅—克反应得Brunauer-Emmet-Teller(BET)比表面积为894 m2/g的含三苯胺基1，3，5—三嗪材料。结果表明在273 K，1 bar下其对CO2吸附量高达57 cm3/g，而N2吸附仅为2.1 cm3/g，且在CO2-N2混合体系具高的分离性能（选择性系数达27）。
　　再者，利用四面体结构的四苯甲烷为单体，与三聚氯氰通过傅克反应构筑具三维结构有机骨架微孔聚合物，其BET比表面积达720m2/g。结果表明，它对气体（如H2、CO2等）具有较好的吸附能力，H2与CO2的储存各为50 cm3/g(1 bar,77 K)和29 cm3/g(1 bar,273k)，有望在气体储存分离领域取得应用。
　　最后，通过设计合成了含苯并噁唑基元纳米孔有机聚合物，其BET比表面积为9.7 m2/g。通过在分子骨架中引入O和N杂原子，以提高气体吸附能力。虽然比表面积较小，但其对CO2的吸附量达到19 cm3/g(1 bar,77 K)，通过优化合成工艺，有望使其能在气体储存中得到更好的应用。