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共价三嗪骨架(Covalent Triazine Frameworks,CTFs)中含有三嗪基团,是一种有机多孔聚合物,具有结构可设计、功能可调节、稳定性高、比表面积大等特点,在气体分离与储存、多相催化、光催化、锂离子电池、超级电容器、气体传感器等领域得到广泛的应用。针对可挥发性有机污染物(VOCs)、碳捕获等气体选择性吸附分离领域的需求,本文设计并合成了不同结构的CTFs,尤其考察骨架结构及表面原子对CTFs的气体吸附性能影响,研究了CTFs材料在真实条件下的VOCs空气净化及碳捕获能力,并结合理论计算研究了CTFs结构与气体吸附之间的构效关系,具体分为三个方面:(1)共价三嗪骨架的结构设计及VOCs吸附性能研究:以对苯二腈和联苯二腈为单体,通过离子热法合成了CTF-1-400及CTF-2-400,通过调节CTF骨架结构进而调控VOCs分子与骨架间的相互作用,改善材料的吸附性能。研究表明,CTF-2-400的对二甲苯吸附量(523 mg g-1)优于目前报道的多孔吸附剂,理论计算表明CTF骨架通过多重C-H…π相互作用促进二甲苯分子的吸附,进一步实验表明CTF-2-400的空气VOCs净化能力是商业活性炭的8倍。(2)全氯代共价三嗪骨架的制备及VOCs吸附性能研究:通过在CTF表面引入氯原子来改善材料对BTEX的吸附性能,测试表明了对所选定的VOCs的吸附能力均大于500 mg g-1,高于颗粒活性炭、沸石等已报道的吸附剂。理论计算表明,BTEX优异的吸附性能力不仅与CTF骨架与芳香族分子之间存在的H…Cl弱相互作用,还与C-Cl…π的弱相互作用有关。(3)共价三嗪骨架的直接氟化及气体选择性吸附分离研究:通过简单的工艺在不同的温度下以氟气对CTF进行直接氟化,来提高材料对CO2/N2、CO2/CH4的选择性。通过IAST计算结果表明,经室温氟化后的材料对混合气体的选择性可达到60。动力学突破实验测试,发现氟化后的样品能够在相对温和的条件下捕获CO2,是CO2气体的良好捕获者。