张玲
,
刘学
,
杨瑞霞
,
黄年玉
,
邓伟侨
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62771-2
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.
关键词:
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
王泼
,
班宇杰
,
李砚硕
,
杨维慎
膜科学与技术
doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2017.01.009
共价三嗪骨架(Covalent Triazine Frameworks,CTFs)材料是一类以共价键连接的多孔准晶型聚合物,在吸附、催化、气体储存和高纯分离领域具有潜在的应用价值.在本项研究中,以4,4'-联苯二甲腈为单体,采用溶胶-凝胶法制备CTF分离膜.经红外光谱(FTIR)和固体核磁(ssNMR)表征证实,所制备的膜具有CTFs材料的特征三嗪环结构.在此基础上,开展了不同有机溶剂通过CTF分离膜的渗透行为研究,考察了溶剂的渗透汽化性能,以及溶剂对分离膜溶胀的作用规律.结果显示,CTF分离膜对于直链醇类的渗透率随醇类碳数的增加而上升;而对于同分异构低碳醇的渗透率,则随支链增加而降低.同时,正辛醇-水分配系数越大的组分,其渗透率往往越大.CTF分离膜对于有机溶剂分子的渗透规律预示了它在有机溶剂分离领域的应用前景.
关键词:
共价三嗪骨架
,
渗透汽化
,
有机溶剂
,
溶胀
