螺二芴及三苯胺共轭微孔聚合物的制备及性能研究

来源 :武汉工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:howard2000_0
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
有机微孔聚合物(MOPs)是一种具有高比表面积,丰富微孔结构的多孔材料。与无机多孔材料对比,有机微孔聚合物的骨架密度更低,孔性能更加优异,合成方式多样,具有丰富的可修饰性。从构成角度来说,有机微孔聚合物完全是由共价键连接形成,构成分子为有机分子,所以骨架结构稳定,热稳定性、物理化学稳定性良好,能够耐酸碱,抗潮耐腐。因此,近年来有机多孔材料由于其优异的性能已经成为多孔材料发展领域炙手可热的研究内容,也被广泛的应用于各个领域。当今工业生产中主要使用的能源为石油、煤炭等不可再生能源,但随着全球各国家近几年的高速发展,地球上的这些能源明显匮乏,同时由于这些化石能源的焚烧带来的环境压力不容小觑。所以新型能源的研发已经成为全人类社会迫切需要关注的问题,尤其是对清洁氢能源的开发和利用,已经引起了许多研究者的关注。通过利用太阳光裂解水来制备氢气是解决氢能源的有效途径之一,研发具有高催化效率的光催化聚合物更成为一个很重要的课题。本文设计合成了基于螺二芴和三苯胺的有机共轭微孔聚合物,并分别测试了其热力学,光学,电化学等性质和光催化水制氢性能。本文第二章,第三章我们分别设计合成了基于螺二芴和三苯胺与苯并噻二唑、喹喔啉、四苯乙烯的多孔聚合物,通过TGA,XRD,FT-IR,SEM,电化学等测试来探究选择不同电子受体单元对聚合物光催化水制氢性能的影响。第四章在前两章内容的研究基础上,我们分别选择了两组中光催化水制氢性能最优异的两个聚合物,通过调节聚合单体的比例设计合成了基于螺二芴和苯并噻二唑,三苯胺和苯并噻二唑的无规共聚物,并对其性能做出了进一步研究分析。调节电子受体单元比例,苯并噻二唑的比例含量分别为15%,30%,60%,合成聚合PSBF-BT-1,PSBF-BT-2,PSBF-BT-3和PTPA-BT-1,PTPA-BT-2,PTPA-BT-3,研究引入不同比例给受电子单元后共轭聚合物的一系列性能变化。本论文的主要工作如下:1、在本文第二章中,聚合物PSBF-BT的紫外吸收光谱红移,带隙更窄,LUMO能级更低。从光催化水制氢性能结构分析,聚合物PSBF-BT具有更优异的光催化活性,催化产氢速率达1.44μmolh-1。所以本章初步得出结论,通过设计选择不同的电子受体单元减小聚合物的带隙,降低LUMO能级,我们可以获得吸光范围更大,光催化水制氢性能更优异的共轭多孔材料。为了进一步验证此结论,我们进行了第三章研究。2、在第三章中,聚合物PTPA-BT的带隙更窄,LUMO能级更低,具有更优异的光催化活性,光催化产氢速率达1.13μmolh-1。这个结果与第一章中,聚合物PSBF-BT的光催化性能优异于聚合物PSBF-QX、PSBF-TPE相符合,也说明窄带隙电子受体单元苯并噻二唑的引入比喹喔啉和四苯乙烯单元更有利于聚合物光催化水制氢的性能提高。但是将本章中聚合物PTPA-BT与第二章所制备的聚合物PSBF-BT对比,聚合物PTPA-BT的带隙小于PSBF-BT,但光催化性能中聚合物PSBF-BT更加优异。综上分析,通过引入不同单体调节聚合物的LUMO能级和带隙,LUMO能级越低光催化水制氢性能越好,而在一定范围内减小聚合物带隙有利于提高光催化性能,但并不是聚合物带隙越窄光催化性能就一定越好。3、在第四章中,为了进一步探究聚合物的带隙和LUMO能级与光催化水制氢性能的关系,我们合成了两个系列的共六种聚合物且均表现出良好的物理化学及热稳定性和多孔结构。其中聚合物PSBF-BT-2,PTPA-BT-2的LUMO能级在同组系列中均为最低,带隙均处于中间值,光催化性能均最优异,催化产氢速率分别为3.12μmolh-1,3.81μmolh-1。可以得知,聚合物LUMO能级越低光催化性能越好,而带隙并非越窄光催化性能就越好。经分析,降低聚合物LUMO能级能有效提高光催化水制氢性能;而在光催化水制氢性能研究中,聚合物带隙存在一个最优值,当带隙越接近最优值时光催化性能越好。所以,通过引入不同比例的给受体单元来调节聚合物带隙和LUMO能级能够得到最优的光催化性能。
其他文献
在甲醇氧化羰基化反应中,Y分子筛独特的超笼结构使得CuY相比于其他催化剂显示出更好的催化活性。然而,原始Y分子筛的微孔结构并不利于铜离子与B酸位发生离子交换;其次,由于分子筛笼窗口大小的限制,反应物分子只能与落位在超笼中的Cu+接触并显示出催化活性,而落位于小笼中的活性中心Cu+无法得到有效地利用;而且Y分子筛的微孔结构也极大限制了反应物和产物分子的扩散。通过酸和碱溶液对Y分子筛进行后处理,可以在
振幅、相位和极化方式是电磁波的三个基本参量,传统材料可以实现对这三个参量的控制,但通常比较笨重。最近关于超表面(一种二维的超材料)的研究进展使得我们能够以前所未有的方式操控电磁波。超表面材料通过在二维平面上适当的布置亚波长单元结构来实现对电磁波的振幅、相位和极化方式的调控,可以实现任意的电磁波前。超表面器件甚至可以实现传统天然光学材料无法实现的奇异电磁性能。同时,这些超表面器件具有极高的紧凑性。人
为了应对全球不断增长的能源需求以及不断升级的环境污染和气候变暖等问题,迫切需要寻找更环保的替代能源和开发高效的能量转换装置。在众多不同的能源系统中,直接甲醇燃料电
热电转换技术可实现低品质热源的回收利用和热电制冷而成为解决能源和环境问题的可行方案,在绿色清洁能源领域发挥着重要作用。与复合热电材料相比,VI族元素半导体Te因其无沉淀、分解或挥发和易于纯化的独特优势而被认为是具有潜力的热电材料。其固有的嵌套价带和各向异性准一维结构使之表现出优异的电学和热学性能,并且可以通过元素掺杂调节载流子浓度和修饰晶界发挥能量过滤效应进一步改善其性能。本文以单质Te为研究对象
共轭聚合物半导体材料既具有金属、半导体的电化学和光学性能,又能保留传统聚合物材料的机械性能和加工性能,同时还可以方便地利用分子设计对化学结构进行改变或者修饰来调控
目前二氧化碳排放达到了前所未有的水平,导致了许多不良的环境问题,如全球变暖、荒漠化、海洋酸化等。近几十年来,人们一直致力于CO_2捕集利用(CCU)的研究与开发。由于电化学法的高效、温和、可控及避免了普通化学反应中使用的氧化还原试剂对环境造成的潜在的污染等显著特点,使其被广泛接受,在二氧化碳的有机资源化具有现实意义。离子液体具有高电导率、低蒸气压、较高热稳定性和化学稳定性等优点,以离子液体为电解质
无刷励磁机是向同步电动机提供励磁电流建立磁场的旋转电机,其结构相对复杂,整流盘与转子两个旋转部件通过转轴连接。无刷励磁机内部绝缘材料及二极管是否超温是设计研究人员
福建长汀是南方红壤区水土流失历史、面积和危害程度最严重的区域,是全国最典型的红壤侵蚀地区之一。经过几十年来的不懈努力,长汀的水土流失治理取得了很大成效,形成了许多
微小RNAs(microRNAs,miRNAs)通过抑制mRNA翻译在间充质干细胞的成骨分化中发挥关键作用,而许多miRNAs的调控机制仍不清楚。在本研究中,我们探讨了miR-503-3p在张应力下调控人脂肪干细胞(human adipose-derived stem cells,hASCs)成骨分化的作用机制。流式细胞仪检测免疫表型实验以及干细胞多向分化潜能实验证实所培养的细胞是hASCs。双荧
镁及其合金由于低密度、易回收、储量丰富等优点,受到航天航空、汽车以及电子工业的极力追捧,尤其是具有优异综合力学性能的含长周期堆垛有序(LPSO)结构的Mg-Y-Zn系合金,一度掀