多孔有机离子聚合框架的设计合成开题报告

 2022-11-25 23:11:58

1. 研究目的与意义

多孔有机聚合物(POPs)具有多孔性、可调润湿性、高有机相容性的特点。

更重要的是,通过在分子水平上的单体设计,可以精确控制其骨架元素,调节其表面亲和性,增加活性物种负载的稳定性。

尽管如此,POPs负载的催化剂仍然在反应过程中存在活性组分流失的现象。

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2. 课题关键问题和重难点

1.课题关键问题:合成刚性的多孔离子聚合物框架(PIPs),并负载金属活性物种,解决多孔有机聚合物做载体时,反应过程中活性组分易流失、催化剂骨架坍塌等问题。

2.课题难点:活性物种能通过与PIPs骨架上的离子基团间静电强相互作用,在反应过程中维持独特的稳定性,但与中性骨架相比,离子基团的存在限制了溶剂的选择与可用的合成办法。

因此选择刚性和扭曲的功能单体是维持离子型多孔聚合物拥有连续孔隙的前提条件。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

多孔有机聚合物是一类有机单体通过特定聚合反应以共价键连接而成的新型超交联高分子材料。

相较于传统的无机多孔和无机-有机多孔聚合物,多孔有机聚合物具有骨架密度低、高比表面积、可修饰性强、可调润湿性、结构稳定的特点。

所以在催化、气体捕集与分离、非均相催化、污染物治理、能源储存等领域具有很大的应用潜力,是近年来的研究热点。

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4. 研究方案

以乙烯基咪唑为单体,制备离子单元,并将该离子单元与不同交联剂反应,设计并合成新型的离子型多孔聚合物,并将高度分散的超细金属纳米颗粒扩散到其孔隙中,并用红外、热重、氮吸附及孔结构分析等对合成的多孔有机聚合物进行表征和测试,测试合成的多孔聚合物的刚性以及稳定性。

5. 工作计划

1.第一学期第17-18周:查找多孔有机聚合物(POPs)和多孔离子聚合物(PIPs)的相关文献及书籍,了解多孔有机聚合物(POPs)和多孔离子聚合物(PIPs)的概念、多孔离子聚合物(PIPs)的优点和特点,掌握研究背景和研究现状,提出研究问题,了解制备多孔离子聚合物的方法以及找到合适的单体或交联基团,提高多孔离子聚合物刚性和稳定性,经过对比确定一种最合适、成本较低的方案来制备刚性的多孔离子聚合物框架(PIPs)。

2.第一学期19-20周:完成外文文献的翻译以及任务书和开题报告的撰写,并准备开题报告的答辩。

3.第二学期第1-3周:先设计合成稳定的多孔离子聚合物(PIPs)框架。

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