功能化聚合物多孔微球的制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、多孔碳材料和有機多孔材料都是基于功能高分子發(fā)展而來的多孔材料，具有材料密度低、合成策略多樣化和易于功能化等優(yōu)點，近年來引起人們廣泛的研究興趣。這一領(lǐng)域目前的研究熱點主要集中在設(shè)計合成功能化的新型多孔材料，并將其應(yīng)用于氣體吸附、多相催化和有機光電等領(lǐng)域。在這種研究背景下，本論文研究工作主要圍繞設(shè)計、制備新型功能化聚合物多孔復(fù)合微球展開，從簡單的基于聚合物的多孔碳材料入手，拓展到共軛多孔聚合物材料，通過改變框架結(jié)構(gòu)單元以及與無機納米粒子的復(fù)

2、合，進一步拓展聚合物多孔材料的功能性，并將其應(yīng)用于染料吸附、異相催化、分子檢測等熱門領(lǐng)域，主要取得了以下幾方面的研究成果:
　　(1)基于以前的工作，首先以無皂乳液聚合制備的單分散聚丙烯腈微球為模板，在亞硝酸鈉的助絡(luò)合作用下溶脹絡(luò)合鈷離子，然后通過高溫碳化得到具有多孔性質(zhì)的鈷碳磁性復(fù)合微球。通過XRD、TEM、VSM和氮氣吸附測試等表征了材料的形貌和結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，微球磁飽和強度很高(133 emu/g)，矯頑力非常低(0.023

3、KOe)，同時具有孔徑約為4nm的介孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積(232 m2/g)，并且通過改變碳化條件可以對孔性質(zhì)進行調(diào)控。以甲基橙(MO)為模型染料分子，在MO水溶液中，材料對MO的最大吸附量達到380 mg/g，并能夠在外加磁場的作用下快速分離，在五次吸脫附循環(huán)實驗中保持85％以上的吸附量，表現(xiàn)出良好的吸附性能和重復(fù)使用性。
　　(2)在水包甲苯的細乳液體系中，利用1，3，5-三炔基苯和1，4-二溴苯間的Sonogashira偶

4、聯(lián)反應(yīng)制備了基于聚對苯撐乙炔(PPE)骨架的共軛多孔聚合物膠體(CNPCs)微球。得到的CNPCs微球具有單一的尺寸分布、較高的比表面積（421 m2/g）和微孔、介孔兩種尺寸分布的孔道結(jié)構(gòu)。對微球進行封端后修飾后，提高了CNPCs微球在各種溶劑中的分散性，同時微球具有熒光性質(zhì)，在紫外激發(fā)下發(fā)出藍色熒光。在修飾后的微球中原位負載鈀納米晶后得到了Pd@CNPCs復(fù)合微球，微球能夠催化Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)，具有極高的催化活性

5、和良好的重復(fù)使用性，轉(zhuǎn)化頻率(TOF)高達44100 h-1。
　　(3)在第三章的基礎(chǔ)上，通過水包甲苯細乳液體系中的Sonogashira反應(yīng)制備了一種含有磁性納米粒子的新型多功能共軛聚合物膠體微球Fe3O4@CNPC。微球內(nèi)聚對苯撐乙炔(PPE)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的骨架中含有內(nèi)置的、共價鍵連接的四氧化三鐵納米粒子。Fe3O4@CNPC微球的尺寸分布較窄，形貌規(guī)整，表現(xiàn)出良好的孔性質(zhì)和骨架聚合物發(fā)光性質(zhì)，同時還具有快速的磁響應(yīng)性和催化活性

6、等特性。增加四氧化三鐵納米粒子的投料量可以提高微球內(nèi)的磁含量，同時增大微球內(nèi)介孔孔道的孔徑和比表面積。Fe3O4@CNPC微球能夠?qū)Ρ椒宇惢衔镞M行熒光檢測，我們選擇對乙酰氨基酚(APAP)模型分子進行研究，實驗結(jié)果表明，微球內(nèi)的四氧化三鐵納米粒子能夠催化H2O2氧化APAP生成吸電子的自由基，猝滅骨架的熒光發(fā)光，F(xiàn)e3O4@CNPC微球的多個功能模塊協(xié)同作用，實現(xiàn)了對APAP的快速、高靈敏度的光學(xué)檢測。
　　(4)將功能性結(jié)構(gòu)單

7、元引入聚合物骨架，制備了一種熒光多孔聚合物微球TPE-CNPC。首先合成了具有聚集熒光增強性質(zhì)的四苯基乙烯(TPE)類單體，然后將其通過細乳液體系中的Sonogashira反應(yīng)結(jié)合入聚合物骨架。為了提高細乳液體系內(nèi)聚合反應(yīng)的程度，我們采用溶劑熱處理的方法，使材料的孔性質(zhì)和熒光性質(zhì)都有所增強。TPE-CNPC微球具有較高的比表面積和可調(diào)的微孔、介孔雙重孔道結(jié)構(gòu)。由于TPE結(jié)構(gòu)的引入，微球表現(xiàn)出較強的熒光發(fā)光，還具有光捕獲的性質(zhì)。負載入微球