富羧酸基团的共轭微孔聚合物:结构单元对孔隙和气体吸附性能的影响

姚婵 李国艳 许彦红

引用本文: 姚婵,  李国艳,  许彦红. 富羧酸基团的共轭微孔聚合物:结构单元对孔隙和气体吸附性能的影响[J]. 物理化学学报, 2017, 33(9): 1898-1904. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705112 shu
Citation:  YAO Chan,  LI Guo-Yan,  XU Yan-Hong. Carboxyl-Enriched Conjugated Microporous Polymers: Impact of Building Blocks on Porosity and Gas Adsorption[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(9): 1898-1904. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705112 shu

富羧酸基团的共轭微孔聚合物:结构单元对孔隙和气体吸附性能的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21501065),吉林省科技发展计划(20160101319JC),吉林省教育厅科学技术研究项目 (No. 2015229),四平市科技发展计划项目(No. 2015057)资助项目

摘要: 共轭微孔聚合物(CMPs)骨架中的孔和极性基团对聚合物的气体吸附性能起着重要作用。阐明聚合物中极性基团的效果对该领域的进一步发展是必不可少的。为了解决这个根本问题,我们使用最简单的芳香系统-苯作为建筑单体,构筑了两个新颖的富羧酸基团的CMPs (CMP-COOH@1,CMP-COOH@2),并探讨了CMPs中游离羧酸基团的量对其孔隙、吸附焓、气体吸附和选择性的深远影响。CMP-COOH@1和CMP-COOH@2显示的BET比表面积分别为835和765 m2·g-1。这两种聚合物在二氧化碳存储方面显示了高潜力。在273 K和1.05 × 105 Pa条件下,CMP-COOH@1和CMP-COOH@2的CO2吸附值分别为2.17和2.63 mmol·g-1。我们的研究结果表明,在相同的条件下增加聚合物中羧基基团的含量可以提高材料对气体的吸附容量和选择性。

English

    1. [1]

      (1) Sumida, K.; Rogow, D. L.; Mason, J. A.; McDonald, T. M.; Bloch, E. D.; Herm, Z. R.; Baeand, T. H.; Long, J. R. Chem. Rev. 2012, 112, 724. doi: 10.1021/cr2003272

    2. [2]

      (2) Suh, M. P.; Park, H. J.; Prasad, T. K.; Lim, D. W. Chem. Rev. 2012, 112, 782. doi: 10.1021/cr200274s

    3. [3]

      (3) Coudert, F. X.; Kohen, D. Chem. Mater. 2017, 29, 2724. doi: 10.1021/acs.chemmater.6b03837

    4. [4]

      (4) Jensen, N. K.; Rufford, T. E.; Watson, G.; Zhang, D. K.; Chan, K. I.; May, E. F. J. Chem. Eng. Data 2012, 57, 106. doi: 10.1021/je200817w

    5. [5]

      (5) Tan, L.; Tan, B. Chem. Soc. Rev. 2017, doi: 10.1039/C6CS00851H

    6. [6]

      (6) Ghanem, B.S.; Hashem, M.; Harris, K. D. M.; Msayib, K. J.; Xu, M.; Budd, P. M.; Chaukura, N.; Book, D.; Tedds, S.; Walton, A.; McKeown, N. B. Macromolecules 2010, 43, 5287. doi: 10.1021/ma100640m

    7. [7]

      (7) Xu, Y. H.; Jin, S. B.; Xu, H.; Nagai, A.; Jiang, D. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 8012. doi: 10.1039/C3CS60160A

    8. [8]

      (8) Cooper, A. I. Adv. Mater. 2009, 21, 1291. doi: 10.1002/adma.200801971

    9. [9]

      (9) Thomas, A.; Kuhn, P.; Weber, J.; Titirici, M. M.; Antonietti, M. Macromol. Rapid. Commun. 2009, 30, 221. doi: 10.1002/marc.200800642

    10. [10]

      (10) Dawson, R.; Cooper, A. I.; Adams, D. J. Prog. Polym. Sci. 2012, 37, 530. doi:10.1016/j.progpolymsci.2011.09.002

    11. [11]

      (11) Zhang, K.; Kopetzki, D.; Seeberger, P. H.; Antonietti, M.; Vilela, F. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 1432. doi: 10.1002/anie.201207163

    12. [12]

      (12) Xie, Z.; Wang, C.; deKrafft, K. E.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2056. doi: 10.1021/ja109166b

    13. [13]

      (13) Li, A.; Sun, H. X.; Tan, D. Z.; Fan, W. J.; Wen, S. H.; Qing, X. J.; Li, G. X.; Li, S. Y.; Deng, W. Q. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2062. doi: 10.1039/C1EE01092A

    14. [14]

      (14) Wang, X. S.; Liu, J.; Bonefont, J. M.; Yuan, D. Q.; Thallapally, P.K.; Ma, S. Q. Chem. Commun. 2013, 49, 1533. doi: 10.1039/C2CC38067F

    15. [15]

      (15) Bhunia, A.; Vasylyeva, V.; Janiak, C. Chem. Commun. 2013, 49, 3961. doi: 10.1039/C3CC41382A

    16. [16]

      (16) Kou, Y.; Xu, Y.; Guo, Z.; Jiang, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 8753. doi: 10.1002/anie.201103493

    17. [17]

      (17) Zhuang, X.; Zhang, F.; Wu, D.; Forler, N.; Liang, H.; Wagner, M.; Gehrig, D.; Hansen, M. R.; Laquai, F.; Feng, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9668. doi: 10.1002/anie.201304496

    18. [18]

      (18) Xu, Y.; Nagai, A.; Jiang, D. Chem. Commun. 2013, 49, 1591. doi: 10.1039/C2CC38211C

    19. [19]

      (19) Xu, Y.; Chen, L.; Guo, Z.; Nagai, A.; Jiang, D. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17622. doi: 10.1021/ja208284t

    20. [20]

      (20) Liu, X.; Xu, Y.; Jiang, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8738. doi: 10.1021/ja303448r

    21. [21]

      (21) Gu, C.; Huang, N.; Gao, J.; Xu, F.; Xu, Y.; Jiang, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 4850. doi: 10.1002/anie.201402141

    22. [22]

      (22) Liao, Y.; Weber, J.; aul, C. F. J. Chem. Commun. 2014, 50, 8002. doi: 10.1039/C4CC03026E

    23. [23]

      (23) Lu, W.; Sculley, J. P.; Yuan, D.; Krishna, R.; Wei, Z.; Zhou, H. C. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 7480. doi: 10.1002/anie.201202176

    24. [24]

      (24) Xiang, Z.; Cao, D.; Wang, W.; Yang, W.; Han, B.; Lu, J. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 5974. doi: 10.1021/jp300137e

    25. [25]

      (25) Yuan, D.; Lu, W.; Zhan, D.; Zhou, H. Adv. Mater. 2011, 23, 3723. doi: 10.1002/adma.201101759

    26. [26]

      (26) Pu, L.; Sun, Y.; Zhang, Z. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 10842. doi: 10.1021/jp103331a

    27. [27]

      (27) Babarao, R.; Jiang, J. W. Langmuir 2008, 24, 6270. doi: 10.1021/la800369s

    28. [28]

      (28) Islamoglu, T.; Rabbani, M. G.; El-Kaderi, H. M. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 10259. doi: 10.1039/C3TA12305G

    29. [29]

      (29) Hasmukh, A. P.; Ferdi, K.; Ali, C.; Joonho, P.; Erhan, D.; Yousung, J.; Mert, A.; Cafer, T. Y. J. Mater. Chem. 2012, 22, 8431. doi: 10.1039/c2jm30761h

    30. [30]

      (30) Qin, L.; Xu, G.; Yao, C.; Xu, Y. Polym. Chem. 2016, 7, 4599. doi: 10.1039/C6PY00666C

    31. [31]

      (31) Rabbani, M. G.; El-Kaderi, H. Chem. Mater. 2011, 23, 1650. doi: 10.1021/cm200411p

    32. [32]

      (32) Arab, P.; Rabbani, M. G.; Sekizkardes, A. K.; İsllamoğlu, T.; El-Kaderi, H. M. Chem. Mater. 2014, 26, 1385. doi: 10.1021/cm403161e

    33. [33]

      (33) Dawson, R.; Adams, D. J.; Cooper, A. I. Chem. Sci. 2011, 2, 1173. doi: 10.1039/C1SC00100K

    34. [34]

      (34) Dawson, R.; Cooper, A. I.; Adams, D. J. Polym. Int. 2013, 62, 345. doi: 10.1002/pi.4407

    35. [35]

      (35) Torrisi, A.; Mellot-Draznieks, C.; Bell, R. G. J. Chem. Phys. 2010, 132, 044705. doi: 10.1063/1.3276105

    36. [36]

      (36) Li, P. Z.; Wang, X. J.; Liu, J.; Lim, J. S.; Zou, R.; Zhao, Y. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2142. doi: 10.1021/jacs.5b13335

    37. [37]

      (37) Rose, M.; Klein, N.; Bohlmann, W.; Bohringer, B.; Fichtner, S.; Kaskel, S. Soft Matter 2010, 6, 3918. doi: 10.1039/C003130E

    38. [38]

      (38) Chen, Q.; Luo, M.; Hammershoj, P.; Zhou, D.; Han, Y.; Laursen, B.W.; Yan, C. G.; Han, B. H. J. Am. Soc. Chem. 2012, 134, 6084. doi: 10.1021/ja300438w

    39. [39]

      (39) Jiang, J. X.; Su, F. B.; Trewin, A.; Wood, C. D.; Niu, H. J.; Jones, J.T. A.; Khimyak, Y. Z.; Cooper, A. I. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7710. doi: 10.1021/ja8010176

    40. [40]

      (40) Jiang, J. X.; Trewin, A.; Adams, D. J.; Cooper, A. I. Chem. Sci. 2011, 2, 1777. doi: 10.1039/C1SC00329A

    41. [41]

      (41) Meng, B.; Li, H.; Mahurin, S. M.; Liu, H.; Dai, S. Rsc. Adv. 2016, 6, 110307. doi: 10.1039/C6RA18307G

    42. [42]

      (42) Ma, H.; Ren, H.; Zou, X.; Meng, S.; Sun, F.; Zhu, G. Polym. Chem. 2014, 5, 144. doi; 10.1039/C3PY00647F

    43. [43]

      (43) Obrien, J. A.; Myers, A. L. Ind. Eng. Chem. Res. 1988, 27, 2085. doi: 10.1039/C3PY00647F

    44. [44]

      (44) Wang, K.; Qiao, S. Z.; Hu, X. J. Sep. Purif. Technol. 2000, 20, 243. doi: 10.1016/S1383-5866(00)00087-3

    45. [45]

      (45) Qin, L.; Xu, G.; Yao, C.; Xu, Y. Chem. Commun. 2016, 52, 12602. doi: 10.1039/C6CC05097B

    46. [46]

      (46) Qiao, S.; Wang, T.; Huang, W.; Jiang, J. X.; Du, Z.; Shieh, F.; Yang, R. Polym. Chem. 2016, 7, 1281. doi: 10.1039/C5PY01767J

    47. [47]

      (47) Shen, C.; Yan, J.; Deng, G.; Zhang, B.; Wang, Z. Polym. Chem. 2017, 8, 1074. doi: 10.1039/C6PY02050J

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  765
  • HTML全文浏览量:  50
文章相关
  • 发布日期:  2017-05-11
  • 收稿日期:  2017-04-06
  • 修回日期:  2017-05-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章