酰胺基修飾多孔配位聚合物的設計、合成與儲氣性能研究.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)和有機配體通過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)絡結構的晶體配位聚合物，故也稱金屬-有機骨架化合物(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行調整，甚至可以通過部分的修飾而具有獨特的性質，在CO2、CH4等氣體小分子的存儲與分離方面有巨大的潛力。目前，社會飛速發(fā)展伴隨的能源危機與溫室效應越來越引起人們的關注

2、與重視，多孔配位聚合物材料由于自身的優(yōu)勢而被寄予厚望。
　　本文設計并合成出三個高對稱的、經(jīng)過酰胺基或炔基修飾的四酸有機配體H4BDPT、H4NDED與H4BDPO，并將其分別與漿輪狀的[Cu2(COO)4]次級結構單元在一定的條件下進行自組裝，得到了三個 NbO-拓撲類型、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。利用一系列手段對三個

3、PCPs的結構及其儲氣性能進行了表征與研究。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的多孔骨架結構發(fā)生部分坍塌。經(jīng)過酰胺基修飾的[Cu2(BDPT)(H2O)2]n與[Cu2(BDPO)(H2O)4]n對混合氣體的選擇性遠高于炔基修飾的[Cu2(NDED)(H2O)2]n。相同條件下，兩個酰胺基由苯環(huán)隔開的[Cu2(BDPT)(H2O)2]n的孔體積為0.571cm3/g，對

4、CO2的存儲量僅為53.3 wt％，而直接相連的[Cu2(BDPO)(H2O)4]n的孔體積為1.07cm3/g，卻可以達到98.8 wt%。
　　因此，在同樣含有金屬不飽和配位點的情況下，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 CO2的吸附能力以及對混合氣體的選擇性。本文的研究內容不僅在設計合成特征基團修飾的高 CO2存儲能力的多孔配位聚合物的方面有重要的理論指導意義，其對混合氣體的高選擇