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与传统多孔材料相比,新型有机多孔材料具有优异的结构可设计性,在吸附与分离、催化、能量储存、电化学器件等领域展现出了其优势和诱人的前景。其中,共轭微孔聚合物(CMPs)独特的刚性共轭骨架和稳定的物理化学结构使其备受关注。CMPs材料是具有含π-π共轭结构的微孔骨架的三维半导体型聚合物。理论上,不同类型的CMPs的单体结构单元与合成反应的合理组合可构筑无数种结构和功能多样化的CMPs材料。因此,CMPs的单体结构多样性对这一过程至关重要。然而,在目前CMPs的研究中,可选用的单体的结构和种类十分有限,极大地制约了功能性CMPs的研究与应用。在本工作中,针对这一问题开展了一系列研究,其主要内容及其结果如下所述。(1)成功地设计与合成了一种结构新颖的含咔唑基的CMPs结构单元,即3,6-二溴-9-(4-溴苯基)-9H-咔唑(CZ)。利用CZ与1,3,5-三乙炔基苯(TEB)的Sonagashira偶联反应,合成了一种基于咔唑结构的新型CMP??CZ-TEB。CZ-TEB的BET比表面积为1600 m2 g-1,呈非晶态层状结构,孔径分布宽且兼有微孔和介孔;此外,还具有优异的热稳定性。(2)以CZ-TEB为载体,通过原位还原法将超细纳米银粒子均匀地负载于CZ-TEB上,制备了一种新型非均相催化剂Ag0@CZ-TEB。以硝基苯酚及其衍生物的催化还原降解为模型反应,发现Ag0@CZ-TEB对该反应有极高的催化效率,其归一化速率常数knor高达21.49 mmol-1 s-1。这一结果优于目前已报道的绝大多数具有可比性的非均相催化剂。基于底物范围的探索,结合Ag0@CZ-TEB的结构特点、其孔道尺寸与底物分子尺寸之间的匹配关系以及CZ-TEB骨架的亲疏水性,提出“捕获-释放”模型(“Capture-Release”Model),解释了Ag0@CZ-TEB催化剂的高催化效率。这一模型可为构筑以有机多孔材料为载体的非均相催化剂提供理论支持。此外,Ag0@CZ-TEB在循环使用5次后仍能保持高达90%的催化效率,表现出可回收再利用特性。(3)设计与合成了另一种结构新颖的含咔唑基的CMPs结构单元3,6-二乙炔基-9-(4-乙炔苯基)-9H-咔唑(ECZ);通过ECZ分别与2,5-二溴-1,4-二羟基苯(DBDO)和3,3’-((2,5-二溴-1,4-苯基)双(氧))双(丙基-1-磺酸)的Sonagashira偶联反应,构筑了两种新型CMP材料ECZ-DBDO和ECZ-DBDO-SO3H′;利用1.3-丙磺酸内酯(1,3-PS)与ECZ-DBDO骨架上的酚羟基的磺化反应,制得了两亲性CMP,ECZ-DBDO-SO3H。由于ECZ-DBDO骨架中的对苯酚-对苯醌共振平衡会使酚羟基活性降低,仅有约20.6 wt%的ECZ-DBDO被1,3-PS修饰。ECZ-DBDO、ECZ-DBDO-SO3H和ECZ-DBDO-SO3H′的BET比表面积分别为589 m2 g-1、393 m2 g-1和277 m2 g-1,均呈非晶态、不连续的无规层状结构,孔径分布宽且兼有不规则微孔和介孔。与CZ-TEB类似,ECZ-DBDO-SO3H也具有良好的热稳定性。(4)对泡沫铜基材进行硝酸活化和表面修饰,制得表面带炔基的改性泡沫铜;然后,在其表面通过ECZ与DBDO的原位偶联反应和随后的磺化反应,构筑了ECZ-DBDO-SO3H涂层,成功地制备了表面用ECZ-DBDO-SO3H修饰的改性泡沫铜Cu-CMP-SO3H。研究表明,Cu-CMP-SO3H具有独特的超双亲性表面;且在酸、碱、长时间空气/自然光照射的作用下,其表面仍然能保持良好的超双亲性。根据其表面修饰物ECZ-DBDO-SO3H的结构特点,结合实验观察与结果,推测在Cu-CMP-SO3H中存在亲水和亲油的通道。据此,提出了亲水-亲油双通道模型。这一模型合理地解释了Cu-CMP-SO3H的超双亲性,可望为构筑新型超双亲表面奠定理论与实践基础。