微孔有機(jī)聚合物的制備及其氣體吸附性能研究.pdf

1、微孔有機(jī)聚合物擁有較多尺寸小于2nm的微孔結(jié)構(gòu)，具有較高的比表面積、大的孔體積、低的骨架密度、高的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)勢，因此在氣體吸附與存儲(chǔ)、催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。近十年來，微孔有機(jī)聚合物得到了快速的發(fā)展。微孔有機(jī)聚合物依據(jù)其結(jié)構(gòu)不同可分為:超交聯(lián)微孔聚合物(HCPs)、共軛微孔聚合物(CMPs)、共價(jià)有機(jī)骨架(COFs)和固有微孔聚合物(PIMs)。目前，面臨的主要難題是部分微孔有機(jī)聚合物的合成需要用到過渡金屬或貴重金屬催化劑，昂

2、貴的單體，無法大規(guī)模生產(chǎn)。因此，本論文中，我們采用一些低成本的單體作為構(gòu)筑單元，采取簡單有效的合成策略制備一系列高比表面積的微孔有機(jī)聚合物，并研究了這些微孔有機(jī)聚合物在氣體吸附和存儲(chǔ)中的應(yīng)用。主要內(nèi)容如下:
　　(1)以石油瀝青為原料，二甲氧基甲烷為交聯(lián)劑、三氯化鐵為催化劑，通過傅-克(Friedel-Crafts)反應(yīng)成功合成了超交聯(lián)微孔聚合物。利用紅外、固體核磁、掃描和透射電鏡、N2吸附-脫附測試等手段表征了該系列微孔聚合物。

3、其中，最高的比表面積達(dá)到758m2/g，孔體積為0.53cm3/g。在273K/1.0bar和298K/1.0bar下對(duì)CO2的吸附量最高分別為11.81wt％（2.68mmol/g）和5.65wt％(1.28mmol/g)。CO2/N2的選擇吸附性能達(dá)到30.5。在77K/1.13bar下對(duì)H2的吸附量達(dá)到0.95wt％(4.75mmol/g)。除此之外，聚合物還展現(xiàn)出較高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。
　　(2)以二甲基聯(lián)苯二異氰酸

4、酯(TODI)為單體，以三（二甲氨基丙基）六氫三嗪(PC-41)為催化劑，在二苯砜溶劑熱條件下，加熱發(fā)生環(huán)三聚反應(yīng)合成了一系列的以異氰脲酸酯六元環(huán)為核心的聚異氰酸酯微孔網(wǎng)絡(luò)。通過紅外、粉末X射線衍射、熱重和N2吸附-脫附測試等分析手段來表征聚合物，結(jié)果表明合成的聚異氰酸酯為熱穩(wěn)定性好的無定形聚合物;其比表面積最高可達(dá)1025m2/g;在273K/1.0bar下對(duì)CO2的吸附量為14.0wt％; CO2/N2的選擇吸附性達(dá)到35.7;在7