《高吸氫吸附焓氮雜環納米孔有機聚合物的研究》是依託中南大學，由喻桂朋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高吸氫吸附焓氮雜環納米孔有機聚合物的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：喻桂朋
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對納米孔有機聚合物（NOPs）吸氫作用力較弱（吸附焓4-7kJ/mol）及室溫儲氫量較低等問題，本項目擬從分子設計角度出發，將富電子芳香單元構築到具有高比表面積和孔容及優異穩定性的三維氮雜環NOPs骨架上，並鍵合過渡金屬來對其進行修飾，創製具有較高吸附焓（10-20KJ/mol）的儲氫材料，研究其結構-性能關係。選擇具有四面體拓撲結構的四（4-氰基苯基）矽烷等為前驅體，構築系列氮雜環NOPs，研究其合成規律和孔結構調控策略，重點研究富電子芳香單元對吸氫性能影響規律；通過加入1,1'-二茂鐵二甲腈共聚引入Fe2+修飾氮雜環NOPs，研究聚合條件、金屬離子含量對NOPs孔結構和微觀結構的影響規律；系統研究NOPs分子結構、孔結構與微觀結構對吸氫吸附焓的影響規律，從而深入研究NOPs儲氫材料的結構-性能關係，實現儲氫性能的適度調控，為高吸氫吸附焓及高儲氫性的納米孔聚合物的設計及製備提供新思路。
結題摘要
近年來納米孔有機聚合物由於其高比表面積、輕質的骨架構造、豐富的構建與改性方法，被廣泛套用於氣體分離、藥物緩釋和重金屬離子吸附等方面。1,3,5-三嗪作為一類特殊的芳香雜環單元，因具有較高的電子效率/平面共軛結構及熱化學穩定性，可作為納米孔有機聚合物的理想構築單元。本課題基於1,3,5-三嗪結構單元設計構築了系列納米孔有機聚合物，並探索了其在氣體分離、重金屬離子處理等方面的套用。 1. 設計合成含極性雜環結構的芳香二腈單體，採用改進的離子熱法克服了芳腈聚合時易分解的缺點，製備了系列1,3,5-三嗪基納米孔有機聚合物。聚合產物具有高的熱穩定性和小分子氣體吸附能力；通過3,6-二氰基咔唑N-H的取代反應，引入甲基、乙酸乙酯基、苯基等，採用bottom-up策略聚合可進一步調控聚合物孔結構和吸附性能。 2. 設計合成了高活性的1,3,5-三嗪基氰酸酯，經二苯碸溶劑熱縮合反應，成功製備了NOP-14；其對藥物分子布洛芬有較好的吸附能力，單位質量的聚合物吸附量達到386 mg/g，且表現出良好的釋放動力學。 3. 設計經二苯並呋喃和二苯並噻吩分別與三聚氯氰發生F-C反應，製備了富含雜原子的納米孔有機聚合物，比表面積分別可達432 m2/g和55 m2/g。結果表明，該合成方法簡便高效，產物對Hg2+表現出快速高效的吸附（最大吸附量可達604 mg/g）。此外，FHPTs和THPTs對Hg2+有明顯的螢光淬滅回響，在重金屬離子的吸附及檢測領域具有誘人的套用前景。
