微孔有機聚合物的制備及其氣體吸附性能研究.pdf

1、微孔有機聚合物擁有較多尺寸小于2nm的微孔結構，具有較高的比表面積、大的孔體積、低的骨架密度、高的化學穩(wěn)定性等優(yōu)勢，因此在氣體吸附與存儲、催化等領域具有潛在的應用價值。近十年來，微孔有機聚合物得到了快速的發(fā)展。微孔有機聚合物依據其結構不同可分為:超交聯微孔聚合物(HCPs)、共軛微孔聚合物(CMPs)、共價有機骨架(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。因此，本論文中，我們采用一些低成本的單體作為構筑單元，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聚合物，并研究了這些微孔有機聚合物在氣體吸附和存儲中的應用。主要內容如下:
　　(1)以石油瀝青為原料，二甲氧基甲烷為交聯劑、三氯化鐵為催化劑，通過傅-克(Friedel-Crafts)反應成功合成了超交聯微孔聚合物。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，最高的比表面積達到758m2/g，孔體積為0.53cm3/g。在273K/1.0bar和298K/1.0bar下對CO2的吸附量最高分別為11.81wt％（2.68mmol/g）和5.65wt％(1.28mmol/g)。CO2/N2的選擇吸附性能達到30.5。在77K/1.13bar下對H2的吸附量達到0.95wt％(4.75mmol/g)。除此之外，聚合物還展現出較高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。
　　(2)以二甲基聯苯二異氰酸

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絡。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1025m2/g;在273K/1.0bar下對CO2的吸附量為14.0wt％; CO2/N2的選擇吸附性達到35.7;在7