【摘 要】
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共价三嗪环骨架化合物（CTFs）是一类比表面积大,孔隙发达,物理化学稳定性高,并且结构特性可在分子尺度上进行设计和调控的有机多孔材料。它的出现为新型功能化有机材料的设计与开发提供了广阔的空间。近年来,关于这类材料制备方法、种类拓展和基础性质的研究已经取得了突破性进展,但关于其表面改性、功能化和应用探索研究相对滞后。基于此背景,本研究主要针对CTFs具有的各种特性,合理地开发相应的新型功能材料,提出
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共价三嗪环骨架化合物（CTFs）是一类比表面积大,孔隙发达,物理化学稳定性高,并且结构特性可在分子尺度上进行设计和调控的有机多孔材料。它的出现为新型功能化有机材料的设计与开发提供了广阔的空间。近年来,关于这类材料制备方法、种类拓展和基础性质的研究已经取得了突破性进展,但关于其表面改性、功能化和应用探索研究相对滞后。基于此背景,本研究主要针对CTFs具有的各种特性,合理地开发相应的新型功能材料,提出CTFs功能化的有效方法和途径,并从多方面探索CTFs及其衍生产物在污染物检测、电催化氧还原和吸附分离等能源和环境相关领域的潜在应用价值。具体研究结果如下:探索了CTFs量子点的制备方法及其Hg2+金属离子选择性检测应用。报道了强氧化性Piranha溶液快速插层切割层状CTFs制备相应氮掺杂碳量子点的新方法。分析了所得量子点可能的荧光发光机制,由延展π域引发的固有态荧光发射占主导地位,但缺陷态引发的荧光也有部分贡献。该量子点可用于高效灵敏的选择性Hg2+金属离子检测,检测下限可达0.23μM。开发了一系列CTFs衍生的铁-氮/碳（Fe-N/C）催化剂并应用于电催化氧还原（ORR）。合成CTFs时采用了以Fe Cl3和S为溶剂和催化剂的新方法,使后续碳化过程更加方便快捷。研究了不同CTFs前驱体对最终Fe-N/C结构和ORR活性的影响,发现前驱体中腈基和苯环数量之比越高,所得催化剂中Fe Nx位点数量越多,ORR催化活性越好。最优催化剂在酸性环境中起始电位（E0）和半波电位(E1/2)分别达到0.899 V和0.79 V;在碱性环境中的E0和E1/2分别为1.018V和0.908 V,此催化性能可与目前效果最好的非贵金属催化剂相比较。发现了Schiff碱三嗪环聚合物（SWN）在胺基锂溶液中的快速插层解离和表面改性现象,在保留其基本结构的同时部分氢化骨架中的苯环并引入亲水性基团,实现了SWN在水相中的稳定分散,并且增强了其对染料分子的吸附性能。设计了基于SWN和氧化石墨烯（GO）的新型夹层状超薄吸附分离膜,并应用于甲基橙染料溶液的过滤分离。证明了GO流体流通隧道的构建可强化传质,减少流动死区,从而增强过滤分离性能。所得复合膜在过滤分离20 mg L–1的甲基橙水溶液时具有99%以上的初始截留率,并且循环使用7次后,分离性能无明显衰减。
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