三嗪基富氮多孔有机聚合物材料的设计、合成与性质研究

摘要

多孔有机聚合物材料因具有较高的比表面积、较低的密度和良好的热稳定性等优点，在气体的吸附与分离、催化及光电等领域有着广泛应用。多孔有机聚合物材料的合成策略是多样性的，通过改变合成单体或合成方法可以合成多种具有特殊功能的多孔有机聚合物材料。本文通过使用不同的合成方法，设计和合成了几类基于三嗪的富氮多孔有机聚合物材料，并分别对其结构、吸附性能和荧光性能进行了研究，具体研究内容如下:
　　第一章，对多孔有机聚合物材料的研究背景及其应用情况进行了综述。
　　第二章，通过1，4-二（4，6-二氨基-s-三嗪）基苯与含有不同官能团的醛类化合物间的希夫碱反应，得到四种多孔有机聚合物材料(B-DPA、B-MAB、B-TAB、B-PDB)。研究表明该类聚合物材料均具有较好的多孔性，其中B-TAB的BET比表面积可达720m2/g，进一步研究表明该类聚合物材料对二氧化碳有较好的捕获能力。此外，固体荧光研究表明可以通过选择含不同官能团的醛类化调节聚合物的固体荧光，固体聚合物材料(B-DPA、B-TAB、B-PDB、B-MAB)分别呈现浅绿色、绿色、黄色和橙色荧光，通过量化理论计算对聚合物的固体荧光性质进行了简单解释。该类聚合物材料对溶液中的碘单质表现出较好的吸附性，同时对溶液中的Fe3+离子有较好的选择性荧光识别。
　　第三章，以1，4-二（4，6-二氨基-S-三嗪）基萘为构筑单体，通过其与不同几何构型的苯甲醛类化合物间的缩合反应，得到三种具有蓝色荧光的多孔有机聚合物材料(N-BJ、N-DB、N-JB)，并对其孔性质和固体荧光性质进行了研究。同样，该类聚合物材料对溶液中的碘单质表现出较好的吸附性，同时对溶液中的Fe3+离子有较好的选择性荧光识别。
　　第四章，通过不同方法合成了两种三嗪基连接的卟啉基有机聚合物材料(B-Pr、PTFM)，并对其结构进行了表征。PTFM表现为蓝紫色的膜状多孔有机聚合物，进一步研究了其孔性结构和光学性质。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

第一节 多孔有机聚合物材料的研究进展

1．1．1 超交联聚合物(HCPs)

1．1．2 固有微孔聚合物(PIMs)

1．1．3 共轭微孔聚合物(CMPs)

1．1．4 共价有机框架材料(COFs)

第二节 多孔有机聚合物材料的应用

第三节 本课题的选题目的和意义

第二章 三嗪基富氮多孔有机聚合物材料BPOPs的合成及其性质研究

第一节 引言

第二节 实验设计思路

第三节 实验部分

2．3．1 实验试剂

2．3．2 实验仪器

2．3．3 构筑单体的合成

2．3．4 聚合物的合成

第四节 多孔有机聚合物材料BPOPs的结构表征

2．4．1 红外光谱研究

2．4．2 固体核磁共振光谱的研究

2．4．3 稳定性研究

2．4．4 微观形态的研究

2．4．5 粉末X-射线衍射表征

第五节 聚合物材料BPOPs的多孔性研究

2．5．1 比表面积和孔径分布

2．5．2 低压气体吸附研究

2．5．3 碘单质的捕获研究

第六节 聚合物材料BPOPs的光谱性质研究

2．6．1 固体荧光和固体紫外吸收

2．6．2 关于固体紫外的理论计算

2．6．3 聚合物对阳离子的识别性

第七节 小结

第三章 三嗪基富氮多孔有机聚合物材料NPOPs的合成及其性质研究

第一节 引言

第二节 实验设计思想

第三节 实验部分

3．3．1 实验试剂

3．3．2 实验仪器

3．3．3 构筑单体的合成

3．3．4 聚合物的合成

第四节 多孔有机聚合物材料NPOPs的结构表征

3．4．1 红外光谱研究

3．4．2 固体核磁共振光谱的研究

3．4．3 稳定性研究

3．4．4 微观形态的研究

3．4．5 粉末X-射线衍射表征研究

第五节 聚合物材料NPOPS的多孔性的研究

3．5．1 比表面积和孔径分布

3．5．2 碘单质的捕获研究

第六节 聚合物材料NPOPs的光谱性质研究

3．6．1 固体荧光和固体紫外的研究

3．6．2 阳离子的选择性识别

第七节 小结

第四章 基于卟啉的富氮多孔有机聚合物材料的设计、合成与性质研究

第一节 引言

第二节 实验设计思路

第三节 实验部分

4．3．1 实验试剂

4．3．2 实验仪器

4．3．3 构筑单体的合成

4．3．4 聚合物的合成

第四节 有机聚合物材料B-Pr的结构表征

4．4．1 红外光谱和固体核磁共振光谱研究

4．4．2 稳定性和微观形态研究

4．4．3 固体紫外和粉末X-射线衍射表征

第五节 膜状聚合物材料PTFM的结构表征

4．5．1 红外光谱和固体核磁共振光谱的研究

4．5．2 粉末X-射线衍射和热稳定性的探究

4．5．3 宏观形貌和微观形貌研究

4．5．4 固体紫外和固体荧光的研究

4．5．5 多孔性的研究

第六节 小结

第五章 全文结论与工作展望

第一节 全文总结

第二节 工作展望

参考文献

致谢

附录

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果