易修饰的含硅三嗪基多孔聚合物的设计合成及功能化研究

Porous organic polymers are a new class of porous materials with excellent properties. Various potential applications of them as heterogeneous catalysts, drug delivery systems, optoelectronics, sensor materials, membranes, and gas storage and separation devices have been investigated recently. In this project, we are going to synthesize a series of silicon-containing microporous covalent triazine-based frameworks (CTFs). Firstly, a series of silane monomers containing benzonitrile groups will be synthesized. Based on the monomers, different silicon-containing CTFs will be prepared. In order to control the structures and properties of the CTFs, the relationship between the specific surface area and pore size of CTFs and the structure of the monomers will be studied systematically. Meanwhile, different functional groups will be introduced into the CTFs by the methods like thiol-ene click reaction, which makes the modification of them easily. Finally, the usage of CTFs in the area of adsorption of heavy metal ions and chiral separation will be explored..This research aims at enriching the monomers used for the preparation of CTFs, controlling the structure and properties of them, making the modification of them easily and widening the application scopes of them.

有机多孔聚合物是一种性能优异的新兴多孔材料。近来的研究表明，这类材料在异相催化、气体储存、药物缓释、光电、传感器材料、膜材料和气体储存与分离等领域都具有潜在的应用价值。本项目拟合成一系列含硅三嗪基多孔聚合物材料（CTFs）。首先，将芳香腈化合物与有机硅单体结合，合成一系列具有不同结构的含硅芳香腈化合物单体。然后以此为基础制备多种含硅三嗪基多孔聚合物，系统研究单体结构与CTFs比表面积和孔性质的关系，以期实现对CTFs的结构和性质实现调控。另外，利用硅原子上连接的活性反应基团，通过巯烯“点击”反应等化学方法将不同的官能团引入到合成的CTFs材料中，便利地实现其功能化。最后，探索该类材料在重金属离子吸附和手性分离等领域的应用。.本研究旨在丰富合成CTFs材料的单体种类，实现对CTFs材料结构和性能的调控，并实现对其功能化的简单化，拓展其应用范围。

多孔聚合物是一种由有机结构单元构成的、合成方法多样、孔性质可调的多孔材料，由于其丰富的孔结构和优异的孔性质，已经被广泛应用于催化、光电、锂离子电池、传感器、气体储存与分离、污水处理和膜材料等领域。目前多孔聚合物普遍存在制备单体有限、功能化困难等问题，难以满足实际应用的需求。因此，设计合成新的构建单体、制备新的多孔聚合物并实现其功能化成为目前重要的研究课题，对该类材料的发展具有重要意义。. 本研究中我们利用有机硅化合物的种类多样性和结构可调性，合成了多种有机硅单体，以此为基础合成了多类多孔聚合物材料，并且利用所制备材料中的特殊结构实现了对其孔结构的调整和功能化，探索了其在污水处理、气体储存及电化学领域的应用。主要包括以下研究内容：. （1）制备了一系列新的含硅三嗪基多孔聚合物，研究了单体种类对多孔聚合物孔性质的影响，并探索了其在二氧化碳吸附和污水处理中的应用。结果表明该材料具有很高的二氧化碳吸附能力，并在污水处理中具有潜在应用价值。. （2）以苯基硅烷为基础，通过外加交联剂制备了多种多孔聚合物材料，研究表明单体种类和交联剂用量都会对材料的孔性质产生影响。进一步的应用研究表明，该材料在气体吸附、污水处理及电化学领域都具有潜在的应用价值。. （3）以六苯基二硅氧烷为基础，合成了一类新的多孔聚合物材料，材料的孔性质可以通过改变交联剂用量和碱处理得以调整，并且碱处理后的材料易于功能化。除此之外，该类材料对染料和铬离子（VI）都有很好的吸附性能。. 总之，本课题开展的相关研究为多孔聚合物材料的制备和功能化提供了新的方法和研究思路，对多孔聚合物材料在相关领域的应用具有重要的借鉴意义。