论文总字数：16700字

摘 要

材料，能源和信息是现代社会发展的三大支柱，无论能源还是信息技术的发展都需要材料作为物质载体，材料科学的发展直接影响着人们的日常生活。由于具有丰富的多孔性和很大的比表面积，多孔材料在气体吸附和存储，小分子分离和异相催化反应等领域有广泛的应用。传统的无机多孔材料，如分子筛和活性炭，一直是实际生产生活中最为常用的多孔材料，近年来，随着各种有机材料的引入，人工合成多孔材料又进入快速发展时期，多孔材料的结构和种类更加丰富，性质和功能更加多样。

微孔有机聚合物是一类具有高比表面积，含有丰富微孔结构的聚合物多孔材料。MOPs的聚合物分子链主要由密度较轻的元素C、N、O、H组成，在碳链中能比较容易地引入各种官能团，且热稳定性好，因而成为了一种新型的，最具发展潜力的材料。由于MOPs的合成多样性，以及对孔尺寸的可调控性，使其广泛应用于多相催化、分离和气体储存。

本论文通过选择具有刚性的多面体聚倍半硅氧烷（POSS）作为骨架的基本构筑单元，在无水氯化铝的催化下发生傅克反应，得到了三维骨架材料POSS-1；八苯基POSS与三聚氯氰（CC）作为反应单体，在无水氯化铝的催化下聚合，得到微孔有机聚合物OPSC-1。并测定了所制得的聚合物的比表面积、孔体积和平均孔径。

关键词：微孔 聚合物材料 POSS 合成

Abstract

Material, energy and information are the three pillars of the development of modern society, the development needs of both energy, information technology materials as a carrier substance, and material science development has a direct impact on people's daily lives. Due to the porous and has a wealth of great surface area porous materials in the gas adsorption and storage, small molecule separation and application areas such as a wide range of heterogeneous catalytic reaction. Traditional inorganic porous materials such as zeolites and activated carbon, has been most commonly used in the actual production of porous materials, in recent years, with the introduction of a variety of organic materials, synthetic porous materials and entered a period of rapid development, the structure of porous materials and more varied, more diverse nature and function.

Microporous polymer is a kind of high specific surface area, rich in micro pore structure of porous polymer materials. MOPs of the polymer chain is used primarily by density of the lighter elements C, H, N, O, and in the chain can more easily into a variety of functional groups, and good thermal stability, thus became a new, most promising materials. Due to the diversity synthesis and adjustable to the size, MOPs has been widely used in heterogeneous catalysis, separation and storage of gas.

In this paper, POSS molecule has excellent properties such as structured, rigid, high heat resistance, high reactivity, and chemical stability and so on. So we choose it as the raw material. Self-polymerization of POSS and the polymerization of POSS and cyanur chloride (CC) under the catalysis of anhydrous aluminum chloride were used to synthesis microporous organic polymer which are named POSS-1 and OPSC-1. The specific surface area, pore volume and average pore size of the polymer were determined too.

Keywords: Microporous; Organic polymer materials; POSS; polymerization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 4

1.1多孔材料概述 4

1.1.1孔的分类 4

1.2 微孔有机聚合物（Microporous Organic Polymers） 4

1.2.1 超交联聚合物（HCP） 5

1.2.2共轭微孔聚合物（CMP） 6

1.2.3 自具微孔聚合物（PIM） 7

1.2.4 共价有机网络（COF） 8

1.3聚倍半硅氧烷（POSS）的概述 9

1.4 研究意义及研究内容 10

1.4.1 研究意义 10

1.4.2 研究内容 10

第二章 实验 11

2.1 实验试剂 11

2.2实验仪器 11

2.3实验 12

2.3.1 POSS自聚合 12

2.3.2 OPSC-1 12

2.3.3 COPS-2 13

第三章 结果与讨论 13

3.1 FT-IR表征分析 13

3.2 BET表征分析 13

第四章 结论与展望 15

4.1 结论 15

4.2 展望 15

参考文献 18

致 谢 19

第一章 绪论

1.1多孔材料概述

多孔材料是一种具有固定尺寸和数量的孔隙结构材料，孔隙的尺寸、数量和分布对多孔材料性能的影响占主要的位置。相对连续介质材料来说，多孔材料通常具有比强度高、相对密度较低、重量轻、比表面积高、隔热、隔音以及良好的渗透性。

1.1.1多孔材料的分类

多孔材料的孔通常分为两类，分别是接近孔和封闭孔，因为相对来说，分闭孔对吸附和催化没有任何意义，所以通常我们所说的孔是可接近孔。孔的大小用孔的宽度来表征，例如圆形孔宽度是它的直径孔。孔的分类大小由Dubinin最早提出，后来被国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC）采纳，分类为：宽度小于2 nm的孔为微孔（micropores）；宽度在2-50 nm之间的孔叫做介孔或中孔（mesopores）；宽度大于50 nm的孔称之为大孔（macropores）。划分多孔材料，根据划分的标准不同产生了很多种分类的方法。以孔的大小做标准可以划分为：介孔材料、微孔材料和大孔材料；以化学成分做标准可以划分为：多孔氧化错、活性炭和多孔氧化硅等；以孔结构做标准可以划分为有序孔结构材料和无序孔结构材料，有序孔结构材料具有长程有序、孔径分布窄的特点，然后无序孔结构材料则缺少长程有序的结构，其孔径分布也较宽。

1.2 微孔有机聚合物（Microporous Organic Polymers）

微孔有机聚合物是一类通过有机构建模块，自组装成具有永久固有微孔结构的多孔材料。由于它拥有聚合物和多孔材料的性质，越来越受到研究者的注意。首先，多孔聚合物具有高的比表面积与定域孔隙率^[1-3]；第二，材料可以直接用溶剂处理，浇铸成膜^[4-5]，这一点对于活性炭、分子筛和多孔二氧化硅等多孔材料来说都很难达到^[6-8]，而且对孔隙率也有较高要求；第三，合成方法多样，材料框架或孔表面上能嵌入多种化学基团^[9-11]_，可以用于气体储存、分离，药物的包裹、释放^[12-16]和催化剂的载体等。

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