功能多孔有机聚合物的设计合成及在环境方面的应用

来源 :辽宁大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaoliping1984
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当今社会,随着科技和工业的快速发展,能源短缺和环境污染已经成为两个突出的全球性问题。虽然生态友好型环境的恢复面临诸多挑战,但绿色可持续发展的理念是环境修复的基石。因此,探索可用于环境污染处理的实用、经济型材料的需求日益增长。多孔材料由于其独特的孔结构被广泛应用于环境和能源领域。其中,这些年新兴的多孔有机聚合物(POPs)因其具有较大的比表面积、结构多样性、优异的热稳定性和化学稳定性等优势引起了科学家们极大的兴趣。多孔有机聚合物可通过预先设计选择功能性的构筑基块或后修饰孔壁和孔表面的官能团来优化所需的特定功能,从而提供新的特性,因此,多孔有机聚合物作为一类新型的固体吸附分离材料在环境治理中具有非常重要的作用。在此,我们将讨论与水污染物处理相关的新工作,并分为两个部分,即重金属离子的检测和吸附以及油水分离。(1)我们选择噻吩-2,5-二硼酸二频哪酯和不同结构的含苯环化合物通过Suzuki偶联反应成功制备了系列含硫多孔有机聚合物:LNU-19,LNU-20和LNU-21。合成的LNUs材料具有很强的荧光,在吸附Hg2+后发生明显的荧光猝灭效应。即使在其他干扰金属离子存在的情况下,LNUs对Hg2+具有显著的专一性荧光猝灭效应。实验结果证明,在这些多孔有机聚合物中,LNU-21对水溶液中Hg2+的去除效率较高,对Hg2+的最大吸附能力可达150 mg g-1。该类聚合物优异的性能归因于材料的高比表面积和孔隙率以及大量高亲和力螯合位点S原子的协同作用。这些LNUs材料可选择性检测水溶液中汞离子并可以有效的去除,可应用于水污染中重金属离子的吸附为环境水体修复提供了新的解决方法。(2)我们采用1,3,5-三乙炔基苯和含有不同长度烷基链的有机单体,通过Sonogashira-Hagihara偶联反应成功合成了系列超疏水多孔有机聚合物LNU-29~LNU-33。由于在聚合物骨架中引入了烷基链作为疏水基团,超疏水多孔有机聚合物表现出良好的热稳定性、耐腐蚀性和优异的油水分离性能。LNUs材料涂层具有低表面能,可负载在各种基材(如玻璃片、涤纶织物、海绵)上使其表面具有疏水性和亲油性。我们通过简单的浸渍法制备了超疏水性涤纶织物。制备的涤纶织物具有较高的油水分离效率,经过20个周期后分离效率仍无明显的下降。同时,用相同方法制备的超疏水聚氨酯海绵也可用于吸附油水混合物中的油相。多孔有机聚合物作为涂层制备油水分离材料具有分离效率高、工艺简单、基板通用性强、成本低等优点,在实际生产和工业应用中具有广阔的前景。
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