功能化聚合物多孔微球的制備、表征及應用.pdf

1、多孔碳材料和有機多孔材料都是基于功能高分子發(fā)展而來的多孔材料，具有材料密度低、合成策略多樣化和易于功能化等優(yōu)點，近年來引起人們廣泛的研究興趣。這一領域目前的研究熱點主要集中在設計合成功能化的新型多孔材料，并將其應用于氣體吸附、多相催化和有機光電等領域。在這種研究背景下，本論文研究工作主要圍繞設計、制備新型功能化聚合物多孔復合微球展開，從簡單的基于聚合物的多孔碳材料入手，拓展到共軛多孔聚合物材料，通過改變框架結構單元以及與無機納米粒子的復

2、合，進一步拓展聚合物多孔材料的功能性，并將其應用于染料吸附、異相催化、分子檢測等熱門領域，主要取得了以下幾方面的研究成果:
　　(1)基于以前的工作，首先以無皂乳液聚合制備的單分散聚丙烯腈微球為模板，在亞硝酸鈉的助絡合作用下溶脹絡合鈷離子，然后通過高溫碳化得到具有多孔性質的鈷碳磁性復合微球。通過XRD、TEM、VSM和氮氣吸附測試等表征了材料的形貌和結構，結果表明，微球磁飽和強度很高(133 emu/g)，矯頑力非常低(0.023

3、KOe)，同時具有孔徑約為4nm的介孔結構和較高的比表面積(232 m2/g)，并且通過改變碳化條件可以對孔性質進行調控。以甲基橙(MO)為模型染料分子，在MO水溶液中，材料對MO的最大吸附量達到380 mg/g，并能夠在外加磁場的作用下快速分離，在五次吸脫附循環(huán)實驗中保持85％以上的吸附量，表現(xiàn)出良好的吸附性能和重復使用性。
　　(2)在水包甲苯的細乳液體系中，利用1，3，5-三炔基苯和1，4-二溴苯間的Sonogashira偶

4、聯(lián)反應制備了基于聚對苯撐乙炔(PPE)骨架的共軛多孔聚合物膠體(CNPCs)微球。得到的CNPCs微球具有單一的尺寸分布、較高的比表面積（421 m2/g）和微孔、介孔兩種尺寸分布的孔道結構。對微球進行封端后修飾后，提高了CNPCs微球在各種溶劑中的分散性，同時微球具有熒光性質，在紫外激發(fā)下發(fā)出藍色熒光。在修飾后的微球中原位負載鈀納米晶后得到了Pd@CNPCs復合微球，微球能夠催化Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應，具有極高的催化活性

5、和良好的重復使用性，轉化頻率(TOF)高達44100 h-1。
　　(3)在第三章的基礎上，通過水包甲苯細乳液體系中的Sonogashira反應制備了一種含有磁性納米粒子的新型多功能共軛聚合物膠體微球Fe3O4@CNPC。微球內聚對苯撐乙炔(PPE)網絡構成的骨架中含有內置的、共價鍵連接的四氧化三鐵納米粒子。Fe3O4@CNPC微球的尺寸分布較窄，形貌規(guī)整，表現(xiàn)出良好的孔性質和骨架聚合物發(fā)光性質，同時還具有快速的磁響應性和催化活性

6、等特性。增加四氧化三鐵納米粒子的投料量可以提高微球內的磁含量，同時增大微球內介孔孔道的孔徑和比表面積。Fe3O4@CNPC微球能夠對苯酚類化合物進行熒光檢測，我們選擇對乙酰氨基酚(APAP)模型分子進行研究，實驗結果表明，微球內的四氧化三鐵納米粒子能夠催化H2O2氧化APAP生成吸電子的自由基，猝滅骨架的熒光發(fā)光，F(xiàn)e3O4@CNPC微球的多個功能模塊協(xié)同作用，實現(xiàn)了對APAP的快速、高靈敏度的光學檢測。
　　(4)將功能性結構單

7、元引入聚合物骨架，制備了一種熒光多孔聚合物微球TPE-CNPC。首先合成了具有聚集熒光增強性質的四苯基乙烯(TPE)類單體，然后將其通過細乳液體系中的Sonogashira反應結合入聚合物骨架。為了提高細乳液體系內聚合反應的程度，我們采用溶劑熱處理的方法，使材料的孔性質和熒光性質都有所增強。TPE-CNPC微球具有較高的比表面積和可調的微孔、介孔雙重孔道結構。由于TPE結構的引入，微球表現(xiàn)出較強的熒光發(fā)光，還具有光捕獲的性質。負載入微球