新型多孔有机聚合物材料的设计合成及其应用性能研究

来源 :江南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dzf2006
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
多孔有机材料是一类由共价键连接有机构筑基元形成具有孔道(空腔,通道或间隙)结构的高分子产物。其骨架主要由C、H、N、O、B等轻质元素通过共价键连接构成,所以材料密度小、稳定性好,同时材料本身形成的丰富孔道结构,为材料与外界物质的相互作用提供了广阔的接触界面。因此,这类材料在吸附、催化、光电等领域有着广阔的应用前景。本课题以新型POPs的结构设计为出发点,以功能型应用为导向,通过筛选合适的化学反应、调节反应条件,成功合成了三类结构新颖的新型多孔有机聚合物。为了实现材料的应用,将第二、三类优秀的应用平台通过“后修饰”的策略负载活性金属离子,分别得到了三类功能型POPs:AHCP-1;PTBP-1(Fe),PTBP-2(Fe),PTBP-3(Fe);PPOP-3(Ni),PPOP-4(Ni)。本可课题主要研究内容如下:(1)全世界的水污染问题日益严重,水修复的挑战之一是吸附剂设计,旨在实现低成本和超快污染物吸附。在第二章中,我们开发了一种简单且可扩展的一锅法合成方法,通过Friedel-Crafts反应以四苯基硼钠为单体,实现了具有成本效益的阴离子超交联聚合物(AHCP-1)。据我们所知,这是第一种使用Friedel-Crafts反应得到的阴离子超交联聚合物。值得注意的是,AHCP-1具有939 m2·g-1的高比表面积,且具有微/中孔的分级孔道结构。由于表面积大,苯基丰富,内置阴离子电荷,AHCP-1对染料和酚类衍生物具有超快吸附作用,对RhB具有540.5 mg·g-1的吸附能力,对BPA具有229.89 mg·g-1的吸附容量。还发现吸附行为取决于污染物浓度,pH值以及污染物分子的结构和电荷状态。(2)高效、可持续的能源转换和储存技术可以缓解目前面临的能源短缺问题,设计合成低成本,高活性和长期稳定的电催化剂则是必须突破的瓶颈。在第三章中,我们通过Tro?ger’s base折叠结构为纽带,将卟啉环作为催化位点注入其中,得到三种可拓展的PIMs(PTBP-1、PTBP-2、PTBP-3),三种材料具有优秀的结构稳定性和丰富的微米孔道结构,再将三种材料作为催化载体,通过后修饰,得到具有丰富Fe-卟啉活性位点的电催化剂PTBPs(Fe),氮原子的掺杂可以提升材料的导电性能,而材料因为结构的扭曲形成的丰富微孔可以作为小分子扩散有效的通道,使得催化过程连续不间断。这些特点赋予了PTBPs(Fe)优秀的OER催化性能,尤其是PTBP-1(Fe)在10 mA·cm-2的电流密度下,过电势为433 mV,Tafel斜率也仅有52.0 mV·dec-1,同时,三种材料都表现出优异的稳定性和耐久性。这些优势使得PTBPs(Fe)可被视为一种有未来的电催化剂。(3)二维(2-D)PPOPs对于能量储存的应用是非常具有潜力的,因为这类材料既有杂原子的掺杂,又有丰富的孔隙和层状结构,能够提供丰富的氧化还原活性位点和贯穿2-D层面和1-D通道的离子扩散路径。在第四章中,通过借鉴酚醛树脂的合成方法,将TFPP与二维酚反应,成功得到两种骨架含卟啉环和酚羟基结构的二维功能型聚合物(PPOP-3和PPOP-4),两种材料的比表面积分别为194.06 m2·g-1和356.76 m2·g-1。再通过“后修饰”的策略,将Ni2+负载到卟啉环中,得到具有潜力的超级电容器材料(PPOP-3(Ni)和PPOP-4(Ni))。对两种材料进行超级电容器性能表征显示,PPOP-4(Ni)具有更优秀的性能,当用作超级电容器时,它在1.0 A·g-1的电流密度下可以提供390 F·g-1的比电容,且两种聚合物均表现出可逆的氧化还原过程,和在10000次的充放电循环中的优异稳定性。
其他文献
艾滋病(AIDS)是由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的一种传染性疾病。目前主要用于临床治疗的药物,均属核苷酸类药物,以HIV病毒的逆转录酶作为靶点。这些药物虽然对HIV病毒反转录有明显的抑制作用,但选
报道了中国苦苣苔科(Gesneriaceae)喜鹊苣苔属(Ornithoboea Parish ex C.B.Clarke)一新记录种——雷氏喜鹊苣苔(O.lacei Craib),该种与滇桂喜鹊苣苔(O.wildeana Craib)近似,其区别特
目的探讨口服骨痹消胶囊对膝骨性关节炎(0A)患者血浆SOD、MDA、NO的影响。方法25例膝OA患者给予骨痹消胶囊口服,分别测量患者在用药前、1周后、3周后、7周后血浆SOD、MDA、NO的
据初步调查,西安及附近地区农田中有3目14种昆虫分别被索科Mermithidae的4种线虫寄生,这些寄主分别是直翅目的日本蚱Tetrix japonica(Bol.),长翅长背蚱Paratettic uvarovi Semeno
传统能源资源的短缺,以及人类自身可持续生存及发展的需要,催促着新能源产业的诞生。新能源因其可再生性、环保绿色、资源丰富等特点逐渐受到世界各国的关注,随着新兴市场拉
基于我国2000-2014年的31个省(市、自治区)的面板数据,采用系统矩估计方法,探讨了我国金融发展对三大产业就业的影响,得出结论如下:从全国来看,金融发展规模和金融深化程度均
成都作为藏族流动人口最为集中的现代化城市,呈现出藏族流动人口数量多、分布广、职业多样、流动方式复杂等特点。文章以藏族流动人口的主位视角,调查分析大量藏族人口流入成
探讨了联立模块法在流程模拟中的应用,提出了简化模型的建立和求解方法。求解用P矩阵表达的各单元模块的简化模型时,只需联立求解几个基本混合点的物流,其它的物流即可串联地解出
目的评价连续护理干预在脑卒中伴吞咽障碍患者康复治疗中的应用效果。方法 90例脑卒中伴吞咽障碍患者,随机分为观察组与对照组,每组45例。对照组患者采用常规护理,观察组患者
研究旨在开发一种仔猪专用复合酶,并对其作用效果进行研究。运用仿生消化系统筛选乳猪复合酶酶谱,然后采用随机区组设计,选用健康均匀的(杜×长×大)三元杂交31日龄