【摘 要】
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多孔有机材料是一类新型材料,目前为止,已经广泛的应用于各个领域,具有十分广阔的发展前景。孔作为多孔有机材料的一个特征,直接影响着多孔材料的性能,因此孔对多孔有机材料具有十分重要的意义。有机盐是一类由有机酸和有机碱通过非共价相互作用形成的盐。其合成方法简单,且通过非共价相互作用形成,可以实现一些特定的功能,近年来,引起了科学家的广泛关注。如何将孔引入到有机盐中,制备出稳定的多孔有机盐则是一个挑战。多
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多孔有机材料是一类新型材料,目前为止,已经广泛的应用于各个领域,具有十分广阔的发展前景。孔作为多孔有机材料的一个特征,直接影响着多孔材料的性能,因此孔对多孔有机材料具有十分重要的意义。有机盐是一类由有机酸和有机碱通过非共价相互作用形成的盐。其合成方法简单,且通过非共价相互作用形成,可以实现一些特定的功能,近年来,引起了科学家的广泛关注。如何将孔引入到有机盐中,制备出稳定的多孔有机盐则是一个挑战。多孔有机盐,不同于其他结晶性或非结晶性的多孔有机材料,是一类通过非共价相互作用形成的新型多孔有机材料。本论文探索合成了一系列的有机盐,利用有机酸和有机碱为原料,成功的制备了一系列的多孔有机盐,并对它们的结构进行了细致的分析,同时也对它们的构效关系进行了探索。本论文主要分为以下几个内容:(1)第一章综述了近年来多孔有机材料和有机盐的发展状况,引出了多孔有机盐的概念,并对其进行了简要的介绍。(2)第二章通过选取两种不同酸性的有机酸以及三种不同碱性的有机碱,成功的制备了四种多孔有机盐,即CPOS-1,CPOS-2,CPOS-3以及CPOS-4。由强酸四(4-磺酸苯基)甲烷和强碱反式-1,4-环己二胺合成的CPOS-1有着杰出的热稳定性,而且拥有最高的微孔表面积216 m~2 g-1。由四(4-磺酸苯基)甲烷和对苯二胺形成的CPOS-2,在333 K,98%RH的条件下,展现出了很高的质子电导率,可达2.2 x 10-2 S cm-1。根据温度与质子电导率的关系,利用阿仑尼乌斯方程计算得到CPOSs的活化能均大于0.4 eV,表明四种CPOSs均属于Vehicular机理,即利用水分子作为载体在孔道中转移质子。(3)第三章选用三种结构相似但又略有不同的有机酸与同一种有机碱,制备得到了三种有机盐CPOS-5,CPOS-6和CPOS-7,并研究了它们的电子导电行为以及多孔性。CPOS-5有着最高的电导率,CPOS-6次之,而CPOS-7则没有表现出明显的电子导电行为。通过对其结构的分析,结合第一性原理计算,得出CPOS-5和CPOS-6中均存在π-π堆积相互作用,为电子的传输提供了路径,而CPOS-7中则不存在这种路径。然而,CPOS-7却展现出了最高的微孔表面积205m~2 g-1,CPOS-5和CPOS-6在真空条件下失去客体分子后,晶体结构就会坍塌,不具有多孔性。因此,通过单体的微小变化,宏观上实现了电子导电到多孔性的一个调控。(4)第四章选取了三种不同的有机磺酸与三种不同的有机碱,制备了6种有机盐,并对其进行了结构的解析,同时也对结构中水的作用进行了细致的分析。水分子在晶体中主要扮演两个角色,一个是参与骨架的形成,另外一个则是存在于孔道中或者空穴中。前者由于受到比较强的束缚,因此比较难失去,而后者由于受到的束缚作用较小,很容易从晶体中失去。这一研究结果在制药方面具有一定的价值。(5)第五章对本论文的研究工作做了系统的总结,指出了本研究的不足之处并展望了多孔有机盐的未来。综上所述,本论文以有机酸和有机碱为原料,成功的制备了一系列的多孔有机盐,构筑了一个新的多孔体系,并通过相关表征探索了它们的构效关系。
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