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多孔有机聚合物(Porous Organic Polymer,POP)具有超高的比表面积,可控的孔径分布,较高的热及机械稳定性,灵活的合成策略,以及容易进行功能化的能力,因而在异相催化、吸附、分离等领域受到广泛关注。本文根据茂金属催化剂的应用需求,进行了功能化多孔有机聚合物载体的设计、合成与表征,对制备的载体进行茂金属催化剂负载,并对催化剂进行了乙烯聚合评价,对聚合物进行了结构及物性表征,最后将POP载体的合成原理延伸到有机/无机复合载体的研制。主要研究内容如下:1.采用分散聚合的策略,制备得到不同孔结构和颗粒形态的甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)功能化的多孔有机聚合物载体。研究了不同溶剂种类、不同体积含量的无水乙醇/去离子水混合溶剂、不同HEMA/单体加入量对制备的P(DVB-co-HEMA)颗粒孔结构的影响。采用N2吸附下的非定域密度函理论(Non Local Density Funtional Theory,NLDFT)模拟和扫描电镜(Scanning Electron Micrograph,SEM)对制备的P(DVB-co-HEMA)颗粒进行孔结构和表面形态研究。结果表明,对于无水乙醇/去离子水混合溶剂,混合溶剂与制备得到的P(DVB-co-HEMA)颗粒热力学相容性越好,其比表面积越高,平均孔径越小;但是,当使用不同种类的溶剂时,采用热力学相容性好的溶剂—乙酸乙酯,制备得到的P(DVB-co-HEMA)颗粒,具有更高的平均孔径(14.5 nm)和孔容(0.923 cm3/g)。HEMA功能单体也是一个好的孔径调节剂,当增加HEMA/DVB摩尔比从1:4至1:1时,可以观察到孔径分布向右迁移(向大孔方向移动)。SEM结果显示,当使用不同溶剂和HEMA含量时,制备得到的POP载体表面形貌和颗粒的聚集形式发生很大的变化。此外,制备得到的HEMA功能化的有机载体展现了良好的热稳定性,其孔结构可以得到较好的保存。在负载的茂金属催化剂乙烯聚合评价中,与传统硅胶载体相比,这些纳米孔结构POP载体表现出更高的催化活性,展现出良好的商业化潜力。2.采用金属氧化物颗粒作为成形模板试剂进行了功能化多孔有机聚合物载体的制备。研究了 Fe3O4加入量、Fe3O4纳米聚集体的超声分散、以及其它金属氧化物对制备的P(HEMA-co-DVB)颗粒孔径结构和形态的影响。结果显示:在POP载体制备过程中,金属氧化物是一种良好的颗粒成形模板试剂,合成的P(DVB-co-HEMA)颗粒具有较高比表面积、孔容、合适堆密度、较好的颗粒形态。当Fe3O4纳米聚集体与单体质量比加入量从0增加至7%时,制备得到的P(HEMA-co-DVB)颗粒孔径分布向右迁移,或孔径丰度(峰面积)增加。当加入1.5%Fe3O4/单体质量时,制备得到的P(HEMA-co-DVB)颗粒的比表面积(SSA)和孔容(PV)急剧增加,分别为248 m2/g和0.394 cm3/g。当使用经超身分散后的Fe3O4纳米聚集体作为模板试剂时,制备得到的P(HEMA-co-DVB)颗粒制备得到的比表面积和孔容急剧增加,但是其堆密度降低。当功能单体HEMA加入量相对较高时,制备得到的P(HEMA-co-DVB)颗粒孔容和平均孔径更高,分别为0.488 cm3/g和12.1 nm。这给功能化POP载体孔径结构和颗粒形态控制提拱了一种可行的方法。负载的茂金属催化剂乙烯聚合评价结果显示,该类纳米孔结构POP载体与硅胶载体相比,表现出了优异的催化性能和良好的商业化潜力。3.对制备的POP载体进行了茂金属催化剂的负载,并对聚合产物进行了结构和物性表征。结果表明:催化剂孔径及分布主要由载体所决定,一般来讲,载体的比表面积越大,负载的茂金属催化剂比表面积越大,反之亦然。与无机二氧化硅载体相比,POP载体提供了与均相催化剂更相似的化学环境,聚合物的分子量分布更窄。载体的孔结构或负载的茂金属催化剂孔结构对于分子量也会产生较大影响,相似条件下,载体或催化剂孔径越小,由于单体、链转移试剂扩散速率等因素的影响,导致聚合物分子量越高。乙烯聚合物分子结构及物性(如分子量及其分布、升温淋洗分级(Temperature Rising Elution Fractionation,TREF)、差示扫描量热法(Differential Scanning calorimeter,DSC)结果因载体或催化剂孔径孔结构的不同,也会产生影响,尽管聚乙烯聚合物的性能主要由负载的茂金属化合物所决定。从SEM图可以观察到,乙烯聚合物具有不同形态,由"细丝"和"颗粒"所形成的二元结构构成。4.通过选用不同的功能单体,制备得到了不同种类的功能化的多孔有机聚合物载体。结果表明:由于选用的功能单体与使用的溶剂溶解性参数存在不同,制备得到的多孔有机聚合物载体,其孔结构、形貌及载体的堆密度存在较大的差别,一般而言热力学相容性好的体系,制备得到的载体多孔性较好,且载体的堆密度较高。HPMA-DVB、HEMA-DVB-St、HEMA-DVB-VBC 等二元、三元体系均可制备得到合适孔径结构、堆密度的POP载体。因此,可以依此进行多孔性有机载体的设计与制备,制备得到比表面积、孔容、堆密度等参数均适合工业应用的载体。5.依据POP载体的合成策略,进行了有机/无机复合载体的制备。结果表明:使用疏水型无机介质,如疏水型TiO2和表面改性的二氧化硅TS 610,制备得到的有机/无机复合载体颗粒孔径参数、堆密度及颗粒形态均较差。使用亲水型无机介质,如亲水型TiO2和蒙脱土,可以成功制备颗粒形态较好、孔径参数和堆密度较高的有机-无机复合载体。