基于七嗪多孔有機材料的設(shè)計、合成及性質(zhì)研究.pdf

1、多孔有機材料由于骨架密度小、比表面積高、穩(wěn)定性好、合成方法多樣，在氣體吸附與分離、催化、傳感器、光學(xué)器件以及生物化學(xué)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，因而引起了人們的廣泛關(guān)注。通過選擇具有特定官能團的構(gòu)筑單元可賦予多孔有機骨架材料特有的功能性。七嗪環(huán)是g-C3N4材料的結(jié)構(gòu)單元，在光催化、電極材料以及生物等領(lǐng)域有誘人的應(yīng)用前景，可作為構(gòu)筑多孔有機材料的理想構(gòu)筑單元。本論文選取氮含量高的三氯七嗪為基本構(gòu)筑單元，與哌嗪，三聯(lián)苯及四聯(lián)苯通過直接偶聯(lián)制

2、備了兩個系列的七嗪基多孔材料，對其進行了結(jié)構(gòu)及形貌表征，并研究了其氣體吸附性能、聚合物光催化降解染料，催化有機反應(yīng)等性質(zhì)。論文分為四章進行闡述：
　　第一章是緒論部分，主要介紹了多孔有機材料的發(fā)展現(xiàn)狀及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，并對論文的選題意義及主要研究內(nèi)容做了闡述。
　　第二章選用易制備的三氯七嗪和線性的二元仲胺無水哌嗪在溫和、無催化劑的條件下直接偶聯(lián)制備了新型的七嗪基多孔有機骨架(Cy-pip)。骨架具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)

3、穩(wěn)定性。氮氣吸附測試表明，聚合物的BET表面積為105.8 m2g-1，孔徑主要分布在1.37,2.73和3.43 nm附近。骨架中大量的N供體位點增強了吸附質(zhì)和CO2分子的相互作用，273 K/1 bar下，Cy-pip吸附CO2的量為103.4 mg/g(9.4wt％)，并且具有較高的CO2/N2吸附選擇性(117)。此外，骨架中大量的氮原子提供潛在的路易斯堿位點，促使我們研究Cy-pip催化克腦文蓋爾反應(yīng)，催化結(jié)果表明，催化劑用量

4、僅為1mol%，室溫反應(yīng)4h就能達到較高的轉(zhuǎn)化率，催化劑可以循環(huán)使用4次而活性無明顯減弱。Cy-pip骨架中的N原子可與金屬配位，我們進一步將醋酸鈀負載于Cy-pip聚合物上研究其催化Suzuki-Miyaura偶聯(lián)的催化性能，實驗結(jié)果表明，Cy-pip-Pd對Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)具有較高的催化活性，且底物普適性廣，循環(huán)使用三次后催化活性沒有明顯下降。
　　第三章我們通過Friedel-Crafts反應(yīng)將三氯七嗪和

5、線性的三聯(lián)苯和四聯(lián)苯在AlCl3催化下合成兩個新型的七嗪基多孔有機材料Teph-Cl和Quph-Cl。固體紫外-可見漫反射測表明聚合物均具有半導(dǎo)體行為，能帶隙Eg分別為2.0和2.1 eV。因此我們首先研究聚合物Teph-Cl和Quph-Cl可見光下對有機染料MO和RhB的降解性能，與石墨型氮化碳材料g-C3N4相比，Teph-Cl和Quph-Cl可見光下對MO和RhB具有較好的降解效果，在清潔能源方面有潛在的應(yīng)用。隨后我們研究了Tep