基于1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯的共价有机骨架材料的合成、表征及分析应用

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近年来,多孔有机骨架聚合物的合成与应用得到了蓬勃发展。它是一类由有机结构单元通过化学键连接而形成的具有微孔或者介孔结构的新型高分子材料。大体有以下几类:多孔芳香骨架聚合物(PAFs);金属有机骨架聚合物(MOFs);共价有机骨架聚合物(COFs)等。共价有机骨架聚合物,是由热力学可逆反应制备的一类具有有序结构的结晶态微孔聚合物,由C,H,O,N,B等轻元素通过共价键连接而成,孔道均一,因此也被称为“有机分子筛”。共价有机骨架聚合物具有孔径可调,比表面积高,密度低,热稳定性与化学稳定性良好,合成方法多样和易于功能化修饰等优点,广泛应用于气体储存与分离、催化、光电应用、质子传导,药物输送,荧光传感等领域。本论文以1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯为主要构建单元,通过选择适宜的第二单体,合成了一系列孔径均一的具有共轭大?键结构的亚胺类共价有机骨架聚合物,利用FT-IR,XPS,XRD,TGA,SEM及N2吸脱附等技术手段对其结构和性质进行了详细表征,并将其应用于金属离子的荧光检测,具体内容如下:(1)首先以1,3,5-三溴苯和对甲酰基苯硼酸为原料合成了1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯单体(TFPB),然后以其与联苯胺的席夫碱反应用溶剂热法合成了一种新型的亚胺类共价有机骨架聚合物TFPB-COF-1。该材料在紫外光激发下能够发射明亮的蓝色荧光,?em=400nm,而Fe2+与Fe3+对该材料的荧光具有明显的猝灭效应,且猝灭程度与金属离子的浓度具有良好的线性关系,因此可以用来选择性识别和检测Fe2+与Fe3+。(2)通过TFPB与对苯二胺的席夫碱反应,利用微波辅助法合成了一种新型的亚胺类共价有机骨架聚合物TFPB-COF-2。TFPB-COF-2在紫外光照射下能够发射出明亮的蓝色荧光,?em=464nm。利用Mn2+对其强烈的荧光猝灭效应,建立了一种Mn2+荧光测定的新方法。(3)以TFPB与2,6-二氨基吡啶作为构建单元,利用溶剂热法合成了一种新型的亚胺类共价有机骨架聚合物TFPB-COF-3。利用Ag+对其蓝色荧光的强烈的猝灭作用,建立了一种Ag+荧光测定的新方法,该方法灵敏、快速、选择性好。(4)由TFPB与水合肼通过一锅法合成了腙键连接的N0-COF。该材料在紫外光激发下能够发射明亮的蓝紫色荧光。研究发现Fe3+对其荧光具有强烈的猝灭效应,而Mn2+则产生明显的荧光增强效应,依据这些性质,实现了Mn2+和Fe3+的灵敏、快速和选择性的荧光测定。
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