设计合成基于典型多孔聚合物的复合材料及其性质研究

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1、—————————————————————设计合成基于典型多孔聚合物的复合材料及其性质研究—————————————————————Design,SynthesisandPropertiesofTypicalPorousPolymersBasedCompositeMaterials————————————作者姓名：王鹏远专业名称：无机化学研究方向：多孔聚合物复合材料指导教师：朱广山教授学位类别：理学博士培养单位：吉林大学论文答辩日期：2018年05月31日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位盲审专家正高级浙

2、江大学主席张欣彤教授东北师范大学盲审专家正高级中国科技大学委员李阳光教授东北师范大学盲审专家正高级中国科学院上海王宏宇研究员长春应化所应用物理研究所李激扬教授吉林大学刘云凌教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用

3、的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程

4、规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：无机化学论文题目：设计合成基于典型多孔聚合物的复合材料及其性质研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号吉林大学前卫南区无机合成与制备化学国家重点实验室（130012）作者联系电话：0431-85168887中文摘要多孔聚合物材料是由不同结构基块通过共价键或配位键相互连接形成的周期性的开放性网状多孔材料。由于其独特的多孔结构和多用途的框架组成(纯有机组成成分和无机-有机杂化)，使其具有较大的研究价值与广泛的应用前景。纳米材料（Nanoentities,NEs

5、）是指至少有一个维度为纳米级并且与其大块材料相比具有特殊的物理化学性质的材料。在过去的二十多年中，纳米科学与纳米技术的显著发展，使科研工作者能够合成尺寸、成分和形状可调控的纳米材料。这一成功有望应用于催化、光学、电子和磁学等领域。POPs和NEs的可控结合，生成的新型多功能复合/杂化材料可以扬长避短，发挥出超越双方个体的更优异的性质。本论文将不同的纳米粒子和不同的多孔聚合物相结合，制备了一系列新型复合材料并研究了其在催化、传感过程中的性质。将金属纳米粒子包覆进微孔固体以扩大其应用多样性，一直以来对科研工作者都是一个重大挑战。我们通过电化学方法，在经典

6、沸石咪唑框架化合物（ZeoliticImidazolateFrameworks,ZIFs）—ZIF-8于阳极结晶的同时，将金属盐前驱体-2-2-AuCl4、PtCl6、PdCl4包覆进到ZIF-8孔道中。通过氢气还原得到了一系列M@ZIF-8（M=Au、Pt、Pd）复合材料。通过反应前后的TEM图可以看出被包覆的贵金属粒子为纳米级，直径约为1.2nm，并且该复合材料具有良好的热稳定性，在多次进行加热反应后，粒子粒径大小与初始保持一致。通过催化一氧化碳氧化反应对复合材料进行了性质评估，由结果可知，由于ZIF-8极小窗口（3.4Å）的限制作用，在有机硫化

7、物噻吩（4.6Å）的气氛下，约80%的金属纳米粒子（金：74%；铂：77%；钯：75%）依然保留有催化活性。该复合材料在机动车尾气的净化和处理方面具有很大的潜在应用价值。上述研究结果表明将金属纳米粒子包覆进ZIF-8孔道中形成的复合材料，将为催化材料的研发提供新的途径。ZnO气敏传感器的应用一直受限于较高的传感温度、快速的电子-空穴重组导致的低灵敏度等因素。为此，我们设计并合成了多金属氧酸盐（Polyoxometallates,POMs）、ZIF-8和ZnO的核-壳结构复合材料—POM@ZIF-8@ZnO，其合成过程是首先在ZnO的基底表面生长出40

8、nm厚度的ZIF-8薄膜，然后包覆有多金属I氧酸盐，H5PMo10V2O40。该复合材料所制成的传感器提升了