含芳雜環(huán)共軛微孔聚合物的制備及碘捕獲性能研究.pdf

1、作為一種新興的微納孔材料，共軛微孔聚合物由于其較高的比表面積，優(yōu)異的化學(xué)、熱穩(wěn)定性以及孔徑的可調(diào)控性，在分離、吸附、污水處理、儲(chǔ)能、儲(chǔ)氣和催化等領(lǐng)域，均具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文中，分別以2,3,5-三溴噻吩、2,4-二溴噻吩、1,3,5-三乙炔苯和1,4-二乙炔苯為單體，通過Pd（0）/CuI催化的Sonogashira-Hagihara交叉偶聯(lián)縮聚反應(yīng)，制備了四種新型的噻吩基共軛微孔聚合物。在本論文中，將其應(yīng)用于揮發(fā)性氣態(tài)碘及有機(jī)溶

2、劑中溶解的碘的吸附與捕獲，試圖為共軛微孔聚合物在捕獲、去除存在于核工業(yè)放射性碘這方面的應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　第二章，以2,3,5-三溴噻吩、2,4-二溴噻吩、1,3,5-三乙炔苯以及1,4-二乙炔苯為單體，以DMF、三乙胺為反應(yīng)溶劑，在Pd（0）/CuI的催化下，通過典型的Sonogashira-Hagihara反應(yīng)一步合成了SCMP-1～SCMP-4四種新型噻吩基共軛微孔材料。采用13C固體核磁光譜分析儀（NMR）、傅立葉-紅

3、外光譜掃描儀（FTIR）和元素分析儀三種儀器，對(duì)其結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成進(jìn)行了分析；熱重分析表明其熱分解溫度超過300℃；通過SEM對(duì)其形貌進(jìn)行了表征；氮?dú)馕摳綄?shí)驗(yàn)結(jié)果表明合成的上述材料均為介孔材料。
　　第三章，以合成的四種噻吩基共軛微孔聚合物為吸附劑，詳細(xì)的研究了多孔材料對(duì)揮發(fā)性氣態(tài)碘和有機(jī)溶劑中的碘的吸附、去除性能，并對(duì)吸附碘后各聚合物的循環(huán)吸附性能進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明，SCMP-2對(duì)揮發(fā)性氣態(tài)碘具有最高的吸附值，其吸附量達(dá)到

4、了222wt%；通過分析吸附數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，聚合物的微觀性質(zhì)是影響吸附值高低的主要因素，其次當(dāng)聚合物中含有某種富電子基團(tuán)時(shí)，能顯著的增加聚合物與氣態(tài)碘分子之間的親和力，提高吸附值；在有機(jī)溶液中的碘的吸附實(shí)驗(yàn)中，SCMP-2仍具有最高的吸附量，且隨著初始溶液濃度的增加，能顯著提高整個(gè)溶液體系的吸附推動(dòng)力，從而提升吸附量；對(duì)吸附碘后的聚合物樣品做XPS分析后發(fā)現(xiàn)，碘以單質(zhì)形式存在于聚合物中，表明共軛微孔聚合物與碘分子之間的吸附主要以物理吸附為主；

5、通過循環(huán)吸附性能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過三次循環(huán)吸附后，SCMP-2吸附量仍然高達(dá)161.94wt%，循環(huán)百分?jǐn)?shù)為87%。
　　第四章，以四種噻吩基共軛微孔聚合物為吸附材料，深入探究其對(duì)有機(jī)溶劑中的碘的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)吸附性能。發(fā)現(xiàn)在四種動(dòng)力學(xué)模型中，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型線性程度最高，能更好的解釋吸附動(dòng)力學(xué)過程；在溫度相等時(shí)，整個(gè)吸附過程分別對(duì)應(yīng)三個(gè)控制速度，但整個(gè)吸附速度主要由碘分子在液膜中的移動(dòng)速度和碘分子的擴(kuò)散速度決定；在兩種熱力學(xué)模型中，