基于三芳基三嗪骨架多孔有机聚合物的合成及其吸附应用研究

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有机污染物对水的污染严重威胁着生态环境和人类健康。因此,高效、快速去除水中的有机污染物具有重要的研究与应用意义。在众多水处理方法中,吸附法因其操作简单,成本低及去除效果好而备受关注。作为一类新型的吸附材料,多孔有机聚合物(POPs)具有比表面积高、物理化学稳定性好和易修饰等特点,在水体有机污染物去除中具有良好的应用前景。针对有机污染物的结构特点,本论文选择共轭三芳基三嗪基(CTT)作为构建有机聚合物的核心骨架,通过重氮偶联反应以及Friedel-Crafts反应制备得到两类新型多孔有机聚合物(CTT-POPs),探讨了不同的单体和连接方式对CTT-POPs的合成、结构以及吸附性能的影响。主要研究内容如下:1、以CTT为结构单元,联苯胺为链接单元,通过重氮偶联反应制备了偶氮相连的新型多孔有机聚合物CTT-POP-1和CTT-POP-2。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、固体核磁(CP/MAS NMR)、X射线电子能谱(XPS)、BET比表面积测试(BET)、热重(TGA)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法对其结构、稳定性、形貌、孔性能等进行了表征。制备得到的聚合物具有多级孔结构,良好的平面结构,亲水性和高度官能团化等特点,在阳离子染料吸附中体现出优异的性能。其中,CTT-POP-1对MB的吸附速率为12.9 g mg-1min-1,是迄今为止报道的吸附剂中的最高值。超快的吸附性能,出色的可回收性,高吸附能力和高选择性表明我们所合成的CTT-POPs吸附剂在水处理中具有较好的潜在应用能力。2、以CTT为结构单元,联苯二氯苄和对二氯苄为链接单元,通过Friedel-Crafts反应制备了超交联聚合物CTT-POP-3和CTT-POP-4。通过FT-IR、BET、TGA、XRD以及SEM等表征对两种聚合物的结构、稳定性、形貌以及孔性能进行了表征,所得聚合物具有高比表面积、大总孔体积、良好的稳定性。该类材料可以有效地吸附有机染料、双酚A等有机微污染物,其中CTT-POP-3对结晶紫的吸附量高达2551 mg g-1,高于已报道的大多数材料;对2-萘酚的吸附速率可以达到1.01 g mg-1min-1,具有广谱和优异的吸附性能。不仅如此,该类聚合物制备方法简单,原料简单易得,易于大规模制备。有望作为一种潜在的多功能吸附剂用于水处理。
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