摘 要

离子液体具有结构性质可设计、分子识别能力强等特点，在气体分离以及催化领域显示了良好的应用前景。多孔聚离子液体材料的合成既可以避免离子液体高粘度对应用的影响，同时有助于拓宽离子液体在气体吸附和膜分离领域的应用。但现有的多孔聚离子液体材料存在制备复杂、比表面积小和离子液体含量低等缺点。离子型超交联微孔聚合物是一类重要的多孔聚合物材料, 由于其具有高比表面积、合成条件温和、单体来源广泛等优点而成为研究的热点。根据不同阶段合成方法的差异, 超交联聚合物主要由以下三种方法制备得到: （1）芳香刚性单体辅助的超交联策略。（2）多卤代芳香烃为交联剂的超交联策略;（3）通过外交联剂“编织”刚性的芳香族单体。

二氧化碳是典型的温室气体，同时又是一种储量丰富、潜力巨大的绿色可再生碳资源。本文将合成出来的超交联微孔聚合物用于CO₂的环加成反应，使得CO₂转化为高附加值的化学品，减少温室气体的排放以及化学工业对化石资源的依赖。

关键词：离子液体 超交联聚合物 一步法 CO₂

Abstract

Ionic liquids have the characteristics of structural properties, strong molecular recognition, and good application prospects in the field of gas separation and catalysis. The synthesis of porous polyionic liquid materials can not only avoid the influence of the high viscosity of ionic liquids on the application, but also help to broaden the application of ionic liquids in the field of gas adsorption and membrane separation. However, the existing porous polyionic liquid materials have disadvantages such as complex preparation, small surface area and low ionic liquid content. Hypercrosslinked microporous polymer is a kind of important porous polymer material, which has become a research hotspot due to its advantages of high specific surface area, mild synthesis condition and wide source. According to the differences in the synthesis methods at different stages, the hypercrosslinked polymers are mainly prepared by the following three methods: (1) the supercrosslinking strategy of aromatic rigid monomers; (2) Polyhalogenated Aromatic Hydrocarbons as a Crosslinking Agent for Cross-linking; (3) "knitting" rigid aromatic monomers through diplomatic couplets.

Carbon dioxide is a typical greenhouse gas, and it is also a green renewable carbon resource with abundant reserves and huge potential. This article synthesized overdelivery league microporous polymer used in cycloaddition of CO₂, makes the CO₂ into high value-added chemicals and chemical industry to reduce greenhouse gas emissions and dependence on fossil resources.

Keyword： Ionic liquids Hypercrosslinked polymers one-step CO₂

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 离子液体的结构与性质 1

1.1.1 氢键的酸性和碱性 3

1.1.2 其他分子间作用力 5

1.2 超交联聚合物的研究进展 5

1.2.1 聚苯乙烯类超交联聚合物 6

1.2.2 外交联剂编织超交联聚合物 6

1.3 超交联微孔聚合物的制备 7

1.3.1 芳香刚性单体辅助的超交联策略 7

1.3.2 多卤代芳香烃为交联剂的超交联策略 9

1.3.3 外交联剂编织法制备超交联聚合物 11

1.4 本论文选题目的及主要研究手段 11

第二章 实验部分 13

2.1 实验所用试剂 13

2.2 催化剂表征所用仪器 13

2.3 实验方法 14

2.3.1 催化剂的制备 14

2.3.2 催化性能评价 15

第三章 结果与讨论 16

3.1 催化剂的表征 16

3.1.1 单体与交联剂对二氯苄比例的探索 16

3.1.2 溶剂量的探索 17

3.1.3 温度的探索 18

3.2 催化剂的基本表征 19

3.2.1 红外表征 19

3.2.2 SEM表征 20

3.3 CO₂的吸附表现与环加成反应的催化性能 20

3.3.1 CO₂的吸附 20

3.3.2 CO₂环加成反应的催化性能 21

第四章 总结与展望 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 文献综述

1.1 离子液体的结构与性质

离子液体：常温下呈液态，具有宽液程，不挥发，稳定性好等优点。此外离子液体的阴阳离子均可精确调控，可通过引入特定基团来实现特定的功能。这些优点使离子液体在气体吸收、萃取、催化合成、电化学等领域获得广泛的应用。近年来，随着新型离子液体的不断出现，关于离子液体在气体吸收方面的研究屡见报道。离子液体可以高效吸收和分离乙烯、乙炔、丁二烯、二氧化碳、氧气、二氧化硫、甲烷、乙烷、毒性气体等一系列气体，在吸收容量以及选择性上都取得了巨大的成果。COSMO-RS等量化计算则为离子液体气体吸附剂的设计提供了辅助。但离子液体的粘度较大，比常见分子溶剂高出1-3个数量级^[1]。导致气体吸收分离过程中，传递速率较低，不利于工业应用。制备含离子液体的多孔材料，可以减少离子液体的高粘度对气体吸收所带来的影响。与此同时，离子液体多孔材料在气体吸附以及膜分离等领域取得了广泛的应用，而离子液体更多的应用于萃取分离以及气体吸收等领域。制备新型的含离子液体的多孔材料能拓宽离子液体在气体吸附以及膜分离方面的应用。

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