基于四苯乙烯的COF材料的合成及其性能研究开题报告

 2023-10-10 03:10

1. 研究目的与意义


由于结构稳定性和多样的合成方法,纯有机结构单元构建的多孔有机材料得到了快速的发展[1]。共价有机框架材料(covalentorganic frameworks,cofs)是一种由有机共价键连接而成的,具有结晶性和高选择性的多孔材料。废水中过量的重金属等有害离子已经引发了严重的环境问题,对自然生态和生物健康造成了严重的危害。多种新型吸附剂已被用于废水中重金属等有害离子的去除。cofs因其低密度、永久孔隙率、易于修饰等特点成为去除重金属等有害离子的新型竞争材料。然而,现有cofs普遍存在结晶度、稳定性和功能性相互制约的问题,且许多cofs吸附剂通过引入支链的手段提升吸附性能,这原则上会降低多孔材料结晶度、比表面积和孔径,且在各种水环境下难以保持稳定性而受到应用限制。

本文选择4,4,4,4-(乙烯-1,1,2,2-四基)四苯胺作为构建单元,通过非支链功能化的实用性策略,设计合成了一种席夫碱类cofs吸附剂,利用高度共轭平面嵌入杂原子的方式,使cofs获得优异结晶度、良好的稳定性和吸附性。通过pxrd,ft-ir,13c nmr,bet,sem等对制得的cof进行结构表征,在此基础上,研究了其吸附性能。结果表明,该cof作为吸附剂对水体中mg2 的吸附性能最好,其吸附mg2 的亲和力强,吸附容量大,吸附速度快。此外,该吸附剂可在较宽ph范围内(2~8)去除mg2 ,且有较好重复使用性能。因此,这种cof在吸附mg2 方面有较好优势,有望在水处理等领域得到广泛应用。

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2. 研究内容和预期目标

研究内容:

1)探究反应的最佳反应条件,包括各溶剂的比例,反应温度,反应时间等。

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3. 研究的方法与步骤

参考合成路线如下:

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4. 参考文献

[1] li w, wang r, jiang h x, et al. controllable synthesisof uniform large-sized spherical covalent organic frameworks for facilesample pretreatment and as naked-eye indicator[j]. talanta, 2022, 236:122829.

[2] pang z f, xu s q, zhou t y, et al. construction ofcovalent organic frameworks bearing three different kinds of pores throughthe heterostructural mixed linker strategy[j]. journal of the americanchemical society, 2016, 138(14): 4710-4713.

[3] pang z f, zhou t y, liang r r, et al. regulating thetopology of 2d covalent organic frameworks by the rational introduction ofsubstituents[j]. chemical science, 2017, 8(5): 3866-3870.

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5. 计划与进度安排

(1)2024-2-20~2024-3-05(第1、2周)在查阅文献资料的基础上,写出开题报告。

(2)2024-3-06~2024-5-14(第3周到第12周)完成合成实验、结构表征及性能测试。

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