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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。