多孔有机聚合物的合成及其后修饰开题报告

1. 研究目的与意义

材料是被人们用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质，人类对于新材料的研究从未停止。选择不同的材料，对于构件的物理性质和化学性质会有很大改变，从而对产品的使用产生很大的影响。

多孔有机聚合物骨架是一类由有机结构单元通过共价键连接而形成的具有微孔或者介孔结构的新型高分子多孔材料。它们的种类多种多样,主要包括具有结晶性的共价有机骨架(covalent-organicframeworks,cofs)和非结晶性的微孔有机聚合物(microporous/porous organic polymers,pops)。非结晶性微孔聚合物又包括:联微孔聚合物(hyper-crosslinkedpolymers,hcps);自具微孔聚合物(polymer of intrinsic microporosity,pims);共轭有机微孔聚合物(conjugated microporous polymers,cmps)等。多孔材料在催化、吸附分离、净化、能量储存和生产等其他领域具有广泛的应用。商业化的多孔材料除了要具有良好的吸附动力学特性、可加工性、力学性能和热性能外，还需要具有可设计的孔结构和比表面积。多孔有机聚合物作为新兴多孔材料的一个重要分支，实现多孔有机聚合物便捷合成和功能化成为了热门的研究课题。目前大多数多孔聚合物网络缺乏对于特定分子的吸附能力，当前我们需要实现功能化主客体化学与有机多孔聚合物网络的有机结合，赋予多孔材料固定孔径和快速高效的选择性吸附性能，拓宽多孔有机聚合物的应用领域，简化有机多孔聚合物材料的后修饰过程。

cmp是pop的一种，在使cmps形成膜，增加应用范围方面，有制备可溶低分子量cmp，用溶液旋涂法制得薄膜的方法；以及控制反应器的尺寸，使反应只能在反应器的缝隙中进行，从而控制cmp的尺寸的方法；还有在聚合物膜表面进行反应从而合成多孔分子筛膜的方法；还有在电极上形成厚度可调的cmp的方法。^[8] 除此之外，实验发现，通过suzuki偶联反应, 合成两种cmp，引入三聚咔唑单元后紫外红移, 光学带隙降低, 光催化性能提高。

改变反应溶剂，对反应有所影响，通过预先成孔策略合成自具微腔主客体功能性杯芳烃单体，成功探索了杯芳烃以1，2-二氯乙烷同时作为溶剂和傅克偶联剂的溶剂原位傅克偶联反应机理。在a1c1₃催化下，以二氯甲烷为溶剂的杯芳烃scholl偶联无法得到微孔杯芳烃网络；而以1，2-二氯乙烷为主的溶剂原位傅克偶联反应得到了具有比表面积较大，热稳定性良好，可选择性吸附亚甲基蓝染料的杯芳烃有机多孔网络pof。^[2]利用含金属离子无机物置换多孔有机聚合物官能团上，有以下实验，在氮气保护下，取新蒸吡咯、tfpa、冰醋酸和fecl₃·6h₂0加入到反应器中，室温搅拌3 h后转移至水热反应釜中，在180 ℃下反应3 d。反应得到tfpa-fepor-pop。蛋白质吸附性能研究，发现孔尺寸与脂肪酶分子尺寸越接近，更利于固定化脂肪酶的缓慢释放和构象保持，固定化脂肪酶的活性、重复利用性和热稳定性相应增强。

2. 研究内容和预期目标

2.1 主要研究内容：

1、合成含醛基多孔有机聚合物（phot-cho）。

2、通过银镜反应置换醛基生成phot-ag。

3. 研究的方法与步骤

1、以2,3,6,7,10,11-六羟基三亚苯水合物（hot）和2,3,5,6-四氟对苯二醛（tfta）为原材料合成醛基修饰的多孔有机聚合物phot-cho。

2、通过银镜反应，使tollens试剂与phot-cho中反应制得phot-ag。

3、对合成的phot-cho和phot-ag的结构和组成进行表征。

4. 参考文献

[1] d'alessandro d,smit b, long j. carbon dioxide capture: prospects for new materials[j]. angewchem int ed engl, 2010, 49(35): 6058.

[2] du n y, hobum p,dalcin m m, et al. advances in high permeability polymeric membrane materialsfor co2 separations.[j]. energy environmental science, 2012, 5(6): 7306.

[3] wu d, xu f, sun b,et al. design and preparation of porous polymers[j]. chemical reviews, 2012,112(7): 3959.

5. 计划与进度安排

(1) 2022-01-15～2022-02-28:查阅文献资料，了解课题背景。

(2) 2022-03-01～2022-03-08 制定实验方案，完成开题报告。

(3) 2022-03-11～2022-04-13 掌握基本实验操作并开始实验，合成phot-cho和phot-ag，优化反应条件并进行表征。