杂环-芘基共价聚合物及其衍生碳材料的可控合成及光电性能研究
共价多孔聚合物材料是目前材料领域研究较多的一部分，因为其独特的可功能化修饰的孔道结构、低密度、高比表面积、稳定性强等优点而在气体吸附与分离、多相催化、光电材料、荧光传感等领域都有广泛应用。设计合成新型光电材料和荧光传感材料是目前能源转化与储存、光电检测等领域的重要研究内容。本文主要利用杂环取代的芘基共价聚合物材料独特的π-共轭电子结构，合成了三种新型杂环-芘基共价聚合物及其衍生碳材料，对其形貌、结构和热稳定性进行了详细表征，研究了其荧光检测性能和电催化氧还原性能。主要内容有以下几个部分： (1)将单体1,3,6,8-四(4-(9H-咔唑-9-基)苯基芘(L)通过FeCl3进行诱导氧化聚合，得到了具有高发光性的共轭微孔咔唑聚合物(CK-CMP)并对其进行了表征，探索了其荧光检测芳硝基爆炸物性能。CK-CMP不仅具有良好的热稳定性，而且具有较小的孔径。同时，由于在CMPs的结构中设计加入了芘单元，在紫外光照射下极性溶剂中的CK-CMP表现出了较强的发光性，而且，由于其具有较好的灵敏度和选择性，可以通过荧光猝灭的方法来检测2,4,6-三硝基苯酚(PA)和2,4,6-三硝基甲苯(TNT)等系列硝基爆炸物。作为一种共轭聚合物，CK-CMP在光电池、细胞成像和光催化等领域也有广泛的应用前景。 (2)以1,4-双(4-(3,5-二氰基-2,6-二吡啶基)-二氢吡啶基苯和二溴对二甲苯为结构单体合成聚合物CXL-HCP，并将其掺入Fe原子合成CXL-HCP-Fe催化剂，不同温度下的碳化作用导致金属结合的HCP衍生的石墨烯类似物的形成。其中，CXL-HCP-Fe-900的催化性能显著增强，与目前最先进的Pt/C(20wt%)催化剂在碱性介质中的催化性能相近，与其他在酸性介质中煅烧的CXL-HCP-Fe-t催化剂相比，具有良好的ORR活性。此外，CXL-HCP-Fe-900在碱性和酸性介质中都是高效的氧还原电催化剂，稳定性好，没有甲醇中毒的影响。这说明CXL-HCP-Fe-900是极有希望的ORR催化剂的候选者，它在能量存储和转换方面的性能得到了提高。 (3)以1,3,6,8-四(四甲酰基苯基)芘和二硫代草酰胺为结构单体合成噻唑类共轭微孔聚合物XWB-CMP，将聚合物前驱体XWB-CMP炭化制备成氮硫共掺杂碳材料(N-S-DPCs)高效无金属电催化剂。前驱体由密集分布的噻唑类化合物组成，它们均匀地分布在微孔表面，通过无模板热解可以很容易地转化成具有均匀的氮硫分布的新型N-S-DPCs。电化学表征表明，与工业Pt/C催化剂相比，高温热解得到的N-S-DPCs对氧还原反应(ORR)具有较高的电催化活性，耐久性好，耐甲醇性好。同时研究了杂原子掺杂对ORR电催化剂的影响。
杂环-芘基共价聚合物;衍生碳材料;可控合成;光电性能
河南师范大学
硕士
无机化学
杨小丽
2020
中文
TQ317
2021-07-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）