二茂铁基微孔聚合物的设计、合成与性能研究

来源 :湖南科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sy_2005
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本文以二茂铁衍生物为构筑单元,设计、合成并表征了两个系列的有机微孔聚合物,旨在探索二茂铁基有机微孔聚合物(FcPOPs)的合成方法、材料结构和理化性质,以及考察其在气体的储存和分离、有机染料的吸附等方面的应用性能。1.基于Sonogashira偶联反应,设计、合成并表征了两种二茂铁基含氟共轭微孔聚合物。分别以1,3,5-三氟-2,4,6-三乙炔基苯(FAB)和5,10,15,20-四(2-氟-4-乙炔基苯基)卟啉(TFPP)为中心构筑单元、以1,1’-二溴二茂铁(FcBr)为链接单元,制备了两种二茂铁基含氟共轭微孔聚合物(FcFCMP-1,FcFCMP-2)。以FT-IR、13C CP/MAS NMR、TGA、XPS和SEM等手段表征了FcFCMPs的化学结构、热稳定性、元素组成及其颗粒形貌与尺寸,并以N2吸附测试了FcFCMPs的孔结构。测试结果表明,通过Sonogashira偶联反应成功制备了含金属的共轭微孔聚合物,且产物表现出良好的热稳定性和稳定的孔隙率。FcFCMP-1和FcFCMP-2的BET比表面积分别为302.89 m2/g和125.2 m2/g,孔径分布曲线表明微孔贡献了80%以上的孔隙率。将FcFCMPs分别应用于气体选择性吸附与印染废水处理,结果表明在273 K/1 bar,FcFCMP-1对CO2/N2的选择性吸附性能达到19.89;FcFCMP-1对甲基紫具有更好的吸附能力,最高吸附值达到了318 mg/g。2.基于酚醛缩聚反应,以1,1’-二茂铁二甲醛(FcCHO)和双酚A(BPA)为单体,合成并表征了系列二茂铁基微孔聚合物(BFcPOP-1BFcPOP-7)。以FT-IR、13C CP/MAS NMR、TGA、XPS和SEM等手段表征了BFcPOPs的化学结构、热稳定性、元素组成及其颗粒形貌与尺寸,并以N2吸附测试了BFcPOPs的孔结构。测试结果表明,通过酚醛缩聚反应成功制备了含金属的有机微孔聚合物,且产物表现出良好的热稳定性和稳定的孔隙率。这七种聚合物的比表面积分布在600-1100 m2/g之间,其中BFcPOP-6的BET比表面积最高,达到了1111.5 m2/g。将BFcPOPs应用于气体吸附与印染废水处理,研究表明BFcPOP-6对H2有着优异的吸附性能,最高吸附值达到348.11 cm3/g(3.1 wt%,77 K/1 bar),而BFcPOP-7在273 K/1bar的条件下,对CO2表现出优异的储存能力,达到了105.08 cm3/g(20.64 wt%);另外BFcPOP-6对甲基紫(MV)和甲基橙(MO)的饱和吸附值分别达到186 mg/g和125 mg/g。
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