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多孔芳香骨架化合物的合成及储气性能研究

作　者: 裴翠颖
导　师: 曲凤玉；朱广山
学　校: 哈尔滨师范大学
专　业: 无机化学
关键词: 多孔芳香骨架化合物 羟基官能化结构 Ullmann反应 气体吸附和分离 温室气体富集
分类号: O647.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


多孔有机骨架化合物(POFs)由于其可控的孔道结构,及其在气体存储、分离等方面的优异性能,设计合成此种材料,并将其应用在能源领域成为了化学界的研究热点之一。近十年里已经报道合成了多种POFs材料,包括金属有机骨架化合物(MOFs),共价有机骨架化合物(COFs),固有微孔聚合物(PIMs),共轭微孔聚合物(CMPs),三氮六环有机晶体化合物(CTFs),偶联聚合物(HCPs)和多孔芳香骨架化合物(PAFs)。其中PAF-1材料具有超高比表面积及高物理化学稳定性,同时在氢气存储(在77 K,48 bar下储存氢气7.0 wt%)及二氧化碳存储(298 K,40 bar下二氧化碳存储1.3g g-1)方面都体现了很好的性能。本文设计合成的多孔芳香骨架化合物PAF-3(聚四(4-苯基)硅烷),PAF-4(聚四(4-苯基)锗)便是利用Yamamoto-type Ullmann偶联反应,设计并合成了具有与PAF-1相同的dia拓扑结构的新型多孔芳香骨架化合物。PAF-3(SBET=2932 m2g-1),PAF-4(SBET=2246 m2g-1)在保有PAF-1材料的高比表面积(SBET=5460m2g-1)及高物理化学稳定性的同时,引入了硅、锗元素,对氢气(PAF-3:QstH2= 6.6 kJmol-1;PAF-4:QStH2=6-3 kJmol-1)、甲烷(PAF-3:QStCH4=15.0kJmol-1; PAF-4:QStCH4=23.2kJmol-1)、二氧化碳(PAF-3:QstCO2=19.2kJmol-1;PAF-4: QStCO2=16.3kJmol-1)的吸附焓明显高于PAF-1,并且吸附量也有很大的提高,低压区吸附量都超过了PAF-1材料。为了更深入的探索材料气体吸附性能的影响因素,本文设计并合成了另一种聚合物材料聚三(4-苯基)硅醇(JUC-Z3),(?)匕种材料保留了硅元素及联苯骨架,同时引入了羟基官能团,通过其性质测试,证明了羟基基团的引入使其气体吸附焓有了显著提高(QstH2=7.4 kJmol-1),明显高于PAF-3材料,体现此种材料具有在能源领域潜在的应用价值。

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 表面现象的物理化学 > 吸附 > 吸附剂
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