一种经济环保地合成共价三嗪骨架的方法
近年来,共价有机骨架材料(COFs)由于具有非常好的热化学稳定性、高的孔隙率和比表面积以及可控的表面功能化,因而在气体存储、分离以及催化等领域拥有潜在的应用价值.共价三嗪骨架材料(CTFs)是一种特殊的新型共价有机骨架材料,它是采用廉价的芳香腈为原料,在熔融的ZnCl2作用下,通过离子热聚合反应制成.本文选择不同的二溴代芳烃化合物,在无毒的K4[Fe(CN)6]·3H2O和微量Pd(OAc)2的作用下,通过氰基化反应合成相应的二氰基单体,二氰基单体再聚合获得共价三嗪骨架.溴代芳烃氰基化转化为芳香氰基化合物的反应中,我们避免使用有毒的金属氰化物,用廉价无毒的K4[Fe(CN)6]·3H2O来代替,并不作任何处理直接使用.同时,以Pd(OAc)2为催化剂,不采用任何昂贵的配体,避免增加实验成本.我们选择1,4-二溴苯为底物,探索最佳的反应条件,包括催化剂用量、溶剂以及反应时间,以得到最高的转化率和产率,整个反应过程用GC-MS监测.然后,扩展底物有芳香杂环化合物2,6-二溴吡啶和多环芳烃1,4-二溴萘.上述三种溴代芳烃氰基化后分别得到对应的二氰基单体1,4-二氰基苯(DCB),2,6-二氰基吡啶(DCP)和1,4-二氰基萘(DCN).二氰基单体再聚合获得共价三嗪骨架,依次为CTFDCB,CTFDCP和CTFDCN.对三种CTF的氮气吸附性能进行了测试,测得三种聚合物CTFDCB,CTFDCP和CTFDCN的BET比表面积依次为2404,1650和780 m2/g.其中,比表面积最大的CTFDCB拥有最大的微孔体积0.85 m3/g,比表面积最小的CTFDCN的微孔体积也有0.52 m3/g.三种聚合物的孔径分别为0.57,0.45和0.54 nm.三种材料的CO2吸附性能测试结果表明,拥有最高N2吸附量的CTFDCB在25和0°C下CO2吸附量分别仅为148和99 mg/g,而N2吸附量较小的CTFDCP的CO2吸附量反而高达225和154 mg/g,CTFDCN为129和97 mg/g.这表明该类多孔材料的CO2吸附性能不仅与孔体积和比表面积有关,也与材料中氮原子含量有很大关系.与其它CO2吸附材料相比,这三种多孔材料的CO2吸附处于一个较高水平.
共价三嗪骨架、芳基溴化物、氰基化反应、六氰合铁(II)酸钾、醋酸钯
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O64;TQ2
the National Natural Science Foundation of China 21373202, 21525315. 国家自然科学基金21373202, 21525315
2017-04-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共6页
583-588
