三苯胺基共轭微孔聚合物的制备及其性能研究

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共轭微孔聚合物是一类具有π-共轭骨架和多孔结构的非结晶性材料,且比表面积大、孔径可调、化学稳定性好,因此共轭微孔聚合物材料被广泛应用于气体吸附和储存、多相催化、化学传感器、光捕集和激发、电能的储存等许多领域。本论文通过Friedel—Crafts芳基化反应在甲磺酸催化作用下,使用不同结构单体分子合成了两种共轭微孔聚合物。以2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪(TCT)与N,N,N’,N’-四苯基联苯胺(TPB)合成了TTPB,与(N,N,N’,N’-四苯基-1,4苯二胺)(TPPA)合成了TTPPA。通过氧化偶联聚合法,在无水氯化铁催化作用下,单体分别以[4-(2-噻吩基)苯基]胺(TPATTh)和三(4-咔唑基-9-苯基)胺(TPATCz)合成了两种共轭微孔聚合物PTPATTh和PTPATCz。采用傅里叶红外(FT-IR)光谱仪、核磁共振波谱仪(NMR)、元素分析、紫外光谱测试方法对合成的共轭微孔聚合物的化学组成和结构进行分析,结果表明共轭微孔聚合物骨架结构由三苯胺核结构和-C=N-构成。采用电子扫描显微镜(SEM)对共轭微孔聚合物的形貌进行表征,结果表明TTPB和TTPPA均是具有金属光泽的硬质块状形貌,PTPATTh和PTPATCz则由均匀的微米小球组成。采用热失重分析法(TGA)对共轭微孔聚合物的热稳定性进行测试,结果表明这几种共轭微孔聚合物都具有良好的热稳定性,TTPB和TTPPA的分解温度超过500℃,PTPATTh和PTPATCz热分解温度分别在420℃和566℃。通过氮气吸附脱附测试对几种共轭微孔聚合物的孔性能进行了分析,结果表明TTPB呈现典型的Ⅱ型N2解吸等温线,TTPPA呈现为IV型等温线,PTPATTh和PTPATCz呈现出Ⅱ型氮气吸附等温线。并对几种共轭微孔聚合物的孔径进行分析,结果表明都具有微孔。通过在350 K和正常大气压下,对共轭微孔聚合物TTPB和TTPPA进行了碘蒸气的吸附,结果表明,二种聚合物的碘吸附量高达4.43 g g-1和4.90g g-1,这是目前为止碘吸附量报道的最大值。以TTPPA为例研究了其吸附的机理,然后分别对这四种共轭微孔聚合物的荧光传感性能进行研究,对PA/NP进行了选择性地检测。TTPB在DOX溶剂中测出对NP和PA的检测限分别为4.64×10-10和8.14×10-9mol L-1。在THF测定TTPPA对NP的检测限为6.32×10-10mol L-1。在DOX和THF溶剂中测定PTPATTh对PA的检测限分别为6.39×10-8和1.31×10-9mol L-1,在DOX和THF溶剂中测定PTPATCz对PA的检测限分别为3.00×10-9和7.01×10-9mol L-1
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