【摘 要】
:
共价有机框架(COFs)材料是一类新兴的多孔晶体聚合物材料。因具有密度低、比表面积大、稳定性好和易功能化修饰等特点,COFs材料在气体吸附与分离、异相催化、光电器件、药物输送等领域展示了广泛的应用前景。COFs的制备一般采用传统的溶剂热合成法,即在密闭的反应管内通过高温反应合成。由于该方法需要较苛刻的反应条件,操作繁琐、反应时间长,且常常使用有毒有害的有机溶剂。因此,开发简便、绿色的COFs合成方
论文部分内容阅读
共价有机框架(COFs)材料是一类新兴的多孔晶体聚合物材料。因具有密度低、比表面积大、稳定性好和易功能化修饰等特点,COFs材料在气体吸附与分离、异相催化、光电器件、药物输送等领域展示了广泛的应用前景。COFs的制备一般采用传统的溶剂热合成法,即在密闭的反应管内通过高温反应合成。由于该方法需要较苛刻的反应条件,操作繁琐、反应时间长,且常常使用有毒有害的有机溶剂。因此,开发简便、绿色的COFs合成方法具有重要的意义。作为一种新型的绿色溶剂,低共熔溶剂具有蒸汽压低、无毒无害、可生物降解、溶解能力强和电化学窗口宽等独特的物理化学性质,在许多领域具有广阔的应用前景。近年来,一些低共熔溶剂已用于分子筛和金属有机框架材料的合成,但用于合成COFs材料的研究尚未见报道。鉴于此,本文利用低共熔溶剂为介质设计合成了一系列2D和3D COFs材料,考察了这些COFs材料对有机微污染物的吸附/分离性能以及对CO2的化学转化和硫化物的选择性氧化性能,为发展新型功能化晶态多孔框架材料的绿色合成方法提出了新的思路。主要研究内容如下:1、根据低共熔溶剂的结构可设计性,以氯化胆碱-丙三醇、氯化胆碱-乙二醇、氯化胆碱-尿素等低共熔溶剂为反应介质,开发了一种简便、温和、绿色合成2Dβ-酮胺类COFs的新方法。研究了低共熔溶剂的种类、组成、用量和反应时间对COFs晶态结构的影响。采用X射线衍射(PXRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重(TGA)、N2吸附-脱附等手段对材料结构进行了表征。结果表明,利用低共熔溶剂合成的2D COFs材料具有较高的结晶度、高比表面积和良好的稳定性。而且该方法具有较好的普适性,对不同结构的β-酮胺类COFs材料均可在温和的条件下进行制备。2、开发了一种基于氯化胆碱-丙三醇低共熔溶剂为介质合成3D亚胺类COFs材料的新方法,实现了3D COFs材料在温和条件下的绿色制备。研究了低共熔溶剂的用量、催化剂的浓度及反应时间对材料晶态结构的影响,采用PXRD、FT-IR、TGA以及N2吸附-脱附等手段对材料结构进行了表征。结果表明,合成的3D COFs材料具有良好的晶态和稳定性以及具有较好的普适性。在此基础上,将合成的3D COFs应用于水中有机微污染物1-萘胺和2,4-二氯苯酚的去除,展现出优异的吸附性能。循环实验研究表明,该材料很容易再生回收并循环使用,在循环利用四次后没有明显的活性降低和晶体结构变化。3、以氯化胆碱-丙三醇低共熔溶剂为绿色溶剂,设计合成了一种新型的2D亚胺类COF材料,并通过后修饰策略将金属Zn(II)固定在COF的孔壁上,制备了一种单原子分散的新型功能化COF材料。根据多种谱学和结构方法的表征结果,表明这种杂化的2D COF材料具有良好的稳定性和单原子分散的活性位点,最高载量可以达到5.9 wt%。它具有双功能催化作用,不仅可以高效催化CO2与环氧烷烃的环加成反应,还可以有效地催化硫化物的选择性氧化。同时,该催化材料还表现出良好的循环使用性能。
其他文献
类金刚石(DLC)薄膜具有高硬度、弹性模量、低摩擦系数和良好的化学稳定性等优点受到广泛关注,已经应用于多个机械、生物、电子和光学等多个领域。但由于制备技术限制,导致薄膜存在内应力高和韧性低等缺陷,制约其实用化发展。非金属元素的掺入可以明显改变DLC薄膜的结构、组成、表面形貌,提高其力学及摩擦磨损性能,因此受到国内外研究者的普遍关注。本文利用磁控溅射法制备了具有Si过渡层N掺杂、B掺杂以及N和B共掺
在各类疾病中,药物分子可以通过结合细胞内的蛋白质达到治疗目的或调节治疗效果,两者的相互作用包括共价、非共价相互作用。其中,药物与蛋白质的非共价相互作用对了解药物的自由浓度、分布、代谢和毒性具有重要的意义,是许多生物学过程和药物作用机制的基础,可以评估药物分子在蛋白质水平上的介导,为设计新疗法及生物安全、药物反应和疗效的研究提供指导作用。两者之间的非共价相互作用涉及能量变化和蛋白质结构变化,确定两者
姿态控制系统是航天器最关键的子系统之一,也是故障高发的子系统之一,研究姿控系统的故障诊断技术,以确保其稳定可靠运行,对顺利完成航天任务具有重要意义。而姿控系统是一类典型的非线性系统,部件多,结构与功能复杂,其运行环境也有着很多未知因素,如何设计合理有效的故障诊断方法,是一项极具挑战性的工作。研究了姿控系统闭环回路的执行器与敏感器故障定位问题。针对某高精度航天器发生敏感器与执行器故障情形下,姿控系统
微小卫星功能密度高、设计周期短、研发成本低,构成多体组合航天器协同执行任务可实现比传统大卫星更广泛的功能,被广泛应用于空间领域。多体组合航天器的功能需要个体间协同工作才能实现,因此协同控制的性能是影响多体组合航天器应用的关键。在大规模的多体组合航天器系统中,协同控制的智能性、自主性、自适应性和鲁棒性是直接影响整体系统能否稳定高效地完成预定空间任务的关键指标。系统规模的扩大直接导致结构复杂度相应增加
微纳聚合体卫星是由多个立方体微纳模块通过磁力连接机构吸附、聚集而成的航天器,各模块可在磁铰链的约束下运动从而实现在轨构型重构。该类航天器由于在轨变构的能力可用于空间大型天线阵列展开、变换等领域,具有较高研究价值。作为一种新型航天器,其有较多关键技术问题有待解决,为研究这些关键技术问题,本论文主要完成了如下工作:建立了微纳聚合体卫星的动力学模型,通过动力学仿真研究了对称式变构下卫星本体姿态的变化,以
纤维素膜力学性能优良,同时还有亲水、耐热、稳定、可降解等性能,是一种绿色薄膜,推广使用有利于可持续发展,但自然界中纤维素大多以甘蔗渣等木质纤维素的形式存在,利用木质纤维素中的纤维素首先需经过提取纤维素,过程通常伴随着能耗和污染。本研究使用甘蔗渣综纤维素为原料、氯化锌溶液为溶剂了制备综纤维素膜(Regenerated holocellulose film,RC),综纤维素是纤维素和半纤维素的总称,是
亚砜选择性加氢脱氧还原为硫醚化合物是有机合成中重要的转化之一,在药物合成中占有重要的地位。除此之外,在贵金属和稀有金属分离萃取、食用香精和精细化工等领域具有广泛用
随着工业化进程的加快,空气中的CO_2含量急剧增加,导致全球变暖和其他环境问题。寻求一种可行的方法,将CO_2转化成可利用的高附加值能源是现今研究关注的重点。CO_2加氢转化成甲醇是目前较为优越的途径,甲醇是较好的清洁能源及基础化工原料。在CO_2加氢合成甲醇催化剂的研究方面,仍存在许多困难,诸如CO_2的活性低、选择性低和催化剂稳定性差等问题。开发一种高活性、高选择性及稳定性好的CO_2加氢甲醇
空间站转位机构是现在大型空间站在轨组装的重要执行机构,在实现航天器转位操作前,转位机构转臂与基座需要首先完成捕获与连接动作,在此过程中,转位机构转臂需要克服舱体间的连接力/力矩约束,通过导向板校正转位机构转臂与基座的位姿偏差构成刚性连接。本课题结合空间站转位机构整机特性测试系统的研制工作,研究了被动式多维力加载系统动力学建模与力加载控制技术,主要研究内容与成果如下:首先,研究并建立了被动式力/力矩
聚酰亚胺因其优异的热稳定性、高强度、突出的电性能以及化学稳定性,在航空航天、微电子和薄膜等领域有着广泛的应用。但是线性聚酰亚胺溶解性差、成型加工困难、粘结强度低等问题限制了其应用。具有高度支化结构的超支化聚合物具有粘度低、溶解性好和易成型加工等优点,同时环氧树脂具有优异的粘结性能。结合环氧树脂、聚酰亚胺和超支化拓扑结构的优点,本文以偏苯三酸酐、1,6-己二胺、三羟甲基丙烷和环氧氯丙烷为主要原料合成