多孔有机聚合物的制备与改性及其光催化特性的研究

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近年来,光催化技术在环境治理中受到广泛关注,以实现可持续发展探索无毒无金属光催化剂已迫在眉睫。多孔有机聚合物(POP)凭借其可预先设计的结构和可设计的功骨架已被公认为高效的光催化剂,已经被证实可以通过引入杂原子或者基团来增强其光催化性能,如S和N或卤素原子以及苯并噻二唑单元等。除此之外,有机聚合物异质结(PHJ)的构建也是一种有效的策略来提高电荷迁移率和载流子分离效率。本文以苯并噻二唑和富硫单体为原料,有机共轭聚合物为目标设计并合成了系列聚合物,分别对水体中的燃料进行光催化降解以及可见光催化有机反应,以研究共轭有机聚合物的功能化修饰及其应用。(1)通过设计富含硫元素的醛基单元与二硫代草酰胺进行醛胺缩合制备出一种新型聚合物BTS-POP,再将Ti O2纳米带通过一种新颖且简便的种子生长方法引入到BTS-POP中制备了一系列具有不同负载量的Ti O2-BTS-POP杂化材料,杂化材料的光催化活性增强主要是由于光子吸附能力的提高和载流子从聚合物到Ti O2的转移。此外,在相同反应条件下,经过5个循环后,Ti O2-BTS-POP(1:4)仍表现出较高的稳定性。因此,这类杂化光催化剂在未来的绿色有机合成中具有巨大的潜力。(2)通过设计以高效率光催化苄基硫化物及其衍生物氧化为目标,合成了含有苯并噻二唑的单体,并将单体进行卤化设计制备了一系列POPs材料,最后与g-C3N4形成以异质结聚合物考察了这些材料对苄基硫化物及其衍生物的氧化的转化率,找出最优的催化转化苄基硫化物选择性氧化为亚砜的材料,并探究聚合物的结构及形貌的影响,揭示了聚合物元素组成、结构的调控方法和催化机理,这项工作为有机聚合物异质结光催化有机转化技术提供理论基础。(3)通过设计并合成了一系列可调节的供体-受体(D-A)苯并噻二唑基共轭聚合物,通过卤素取代(F或Cl)微调化学结构可以提高系列聚合物XBD-BTTs的光催化性能。该聚合物表现出优异的光电性能,是降解Rh B和MO染料以及促进苄胺氧化偶联的有效光催化剂。在可见光照射下,Rh B和MO在30min内发生完全降解,而超氧阴离子介导的苄胺偶联产率高达82%。我们通过系统的表征方法来深入了解聚合物独特的光催化性能。我们的研究结果为苯并噻二唑基共轭聚合物的设计和合成提供了进一步的见解,这些聚合物可以作为有前途的有机光催化剂。
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