酰胺基修飾多孔配位聚合物的設(shè)計(jì)、合成與儲(chǔ)氣性能研究.pdf

1、多孔配位聚合物(PCPs)作為一種新型的多孔材料，主要由金屬離子(或者金屬離子簇)和有機(jī)配體通過(guò)自主組裝形成含有一定尺寸和形狀的孔腔、具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶體配位聚合物，故也稱(chēng)金屬-有機(jī)骨架化合物(MOFs)。與傳統(tǒng)的多孔材料相比，它的比表面積、孔體積、孔徑等方面都可以進(jìn)行調(diào)整，甚至可以通過(guò)部分的修飾而具有獨(dú)特的性質(zhì)，在CO2、CH4等氣體小分子的存儲(chǔ)與分離方面有巨大的潛力。目前，社會(huì)飛速發(fā)展伴隨的能源危機(jī)與溫室效應(yīng)越來(lái)越引起人們的關(guān)注

2、與重視，多孔配位聚合物材料由于自身的優(yōu)勢(shì)而被寄予厚望。
　　本文設(shè)計(jì)并合成出三個(gè)高對(duì)稱(chēng)的、經(jīng)過(guò)酰胺基或炔基修飾的四酸有機(jī)配體H4BDPT、H4NDED與H4BDPO，并將其分別與漿輪狀的[Cu2(COO)4]次級(jí)結(jié)構(gòu)單元在一定的條件下進(jìn)行自組裝，得到了三個(gè) NbO-拓?fù)漕?lèi)型、非穿插的多孔配位聚合物[Cu2(BDPT)(H2O)2]n、[Cu2(NDED)(H2O)2]n與[Cu2(BDPO)(H2O)4]n。利用一系列手段對(duì)三個(gè)

3、PCPs的結(jié)構(gòu)及其儲(chǔ)氣性能進(jìn)行了表征與研究。三種 PCPs均具有較大的BET比表面積，在移除客體分子后，只有[Cu2(BDPT)(H2O)2]n的多孔骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生部分坍塌。經(jīng)過(guò)酰胺基修飾的[Cu2(BDPT)(H2O)2]n與[Cu2(BDPO)(H2O)4]n對(duì)混合氣體的選擇性遠(yuǎn)高于炔基修飾的[Cu2(NDED)(H2O)2]n。相同條件下，兩個(gè)酰胺基由苯環(huán)隔開(kāi)的[Cu2(BDPT)(H2O)2]n的孔體積為0.571cm3/g，對(duì)

4、CO2的存儲(chǔ)量?jī)H為53.3 wt％，而直接相連的[Cu2(BDPO)(H2O)4]n的孔體積為1.07cm3/g，卻可以達(dá)到98.8 wt%。
　　因此，在同樣含有金屬不飽和配位點(diǎn)的情況下，極性酰胺基的插入不僅能有有效的增大多孔配位聚合物的孔體積，還能夠有效的增加其對(duì) CO2的吸附能力以及對(duì)混合氣體的選擇性。本文的研究?jī)?nèi)容不僅在設(shè)計(jì)合成特征基團(tuán)修飾的高 CO2存儲(chǔ)能力的多孔配位聚合物的方面有重要的理論指導(dǎo)意義，其對(duì)混合氣體的高選擇