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多孔有机聚合物由于具有表面积大,骨架密度低,物理化学性质稳定和合成多样性等优点,多用于气体储存和分离,污染物去除,催化和药物输送等领域。根据分子组成结构的不同可将多孔有机聚合物分为:共价有机骨架(COFs)、超交联聚合物(HCPs)、共轭微孔聚合物(CMPs)、固有微孔的聚合物(PIMs);其中超交联聚合物(HCPs)是一种低密度,高比表面积的无定形多孔聚合物,在气体吸附和分离,多相催化,药物输送和色谱分离等领域的应用有着巨大的潜力。具有多种孔径的多级孔聚合物可以有效地负载贵金属催化剂并且避免反应物扩散的限制性,因此表现出优异的催化活性和优良的传质效率。利用傅氏烷基化反应,以二甲醇缩甲醛为交联剂,在三氯化铁的催化下实现对苯环的编织可以得到超交联聚合物。然而,由于苯环的过度交联,前人报道基于苯的超交联产物大多以微孔为主。我们从超交联聚合物单体分子的选择出发,利用苯环上邻二取代基的空间位阻效应抑制过度的交联反应,从而实现了多级孔聚合物材料的合成。苯环取代基上的氮使得最终得到的多级孔聚合物中具有丰富的氮位点,这些氮位点与多级孔的结构都有利于贵金属纳米颗粒的担载,所得到的聚合物担载钯纳米颗粒催化剂在醇类催化氧化中有着优良的表现。同时,由于铁是碳石墨化的优良催化剂,我们利用聚合物中丰富的氮位点来固定三氯化铁催化剂,并在氮气环境中高温碳化可以得到石墨化多级孔碳,在电化学催化氧还原反应方面表现出优良的性能。本论文主要取得成果分别介绍如下:1.我们以1,2-二氯乙烷(DCE)为溶剂,二甲醇缩甲醛(FDA)为交联剂,在无水三氯化铁的催化下通过傅氏烷基化反应编织苯并杂环(茚满、二氢吲哚、吲哚、四氢萘)合成了一系列新型多级孔有机聚合物,分别命名为PIN-1、PIN-2、PIN-3和PTH。实验证明,苯环上饱和的邻二取代基可以有效的抑制苯环的过度交联导致结构中更多间隙和大孔的形成。由含氮单体如二氢吲哚编织形成多级孔聚合物PIN-2具有高表面积以及丰富的N位点,可以很好地稳定Pd纳米颗粒得到Pd/聚合物催化剂。负载在含氮多孔聚合物PIN-2上的超小Pd纳米粒子粒径均一且高度分散,在无溶剂氧化苯甲醇的反应中展现出了优良的活性和较高的选择性。2.多级孔聚合物PIN-2中丰富的氮位点对铁离子有着良好的固定作用,我们通过保留傅氏烷基化反应中的铁催化剂,利用其作为聚合物热解过程中碳的石墨化催化剂成功合成了高度石墨化的多级孔碳(MC-900)。聚合物中的氮也可以在热解的过程中转化为具有催化活性的吡啶型氮,对于碳材料催化氧还原反应(ORR)性能的提升起着关键作用。因此,石墨化氮掺杂多级孔碳催化剂MC-900在碱性环境下的ORR中表现出与商业化铂碳相媲美的催化活性。