超分子多孔材料的制备及应用-Zhegang Huang

资源开发和资源利用导致的环境污染是互相矛盾的关系。面向能源开发和环境治理领域对高性能新材料的重大需求，提出“基于共轭碳嵌段组装的多孔超分子结构的设计制备与应用”总体研究目标，主要以CO2、砷酸、甲基橙、刚果红等污染物的吸附和催化材料为研究对象，提出以下研究内容：1）利用共轭碳嵌段和Ag的配位和组装制备新型多孔Ag离子聚合物催化剂，有效的将CO2转化为碳酸酯。通过精心的共轭碳嵌段的设计和一级配位，合成稳定的六角形配位核。利用碳嵌段的组装调控六角核的生长方式，提出蜂窝状新型Ag离子催化剂的制备方法，提供较大的催化表面，提高反应底物的有效碰撞，促进转化速率，提高反应的重复利用。2）球状多孔结构由于具有较高的比表面和有序孔的有序性质，是理想的吸附材料。但是，通过多孔结构的结晶化难以制备稳定的球状吸附剂。通过共价键连接有序的多孔结构是可供选择的方案。对此，设计合成理想的聚合单体，选择性的对多孔结构识别聚合，制备带电蜂窝层状聚合物。通过二维聚合物的多尺度和多维卷曲，制备管状和球状蜂窝状吸附剂，有效回收溶液中的有机污染物。

要达到的目标：在CO2转化为碳酸酯的催化反应中，利用催化剂核的组装方法增加有效的催化表面，提高有效碰撞，利用1-3 mol%的催化剂（一般5 mol%），实现大于95%的催化。迄今为止，锆和铁的氧化物及硫醇树脂是最好常用的砷吸附材料。其中硫醇树脂呈现最高的吸附容量，锆和铁的氧化物具有较高的吸附效率。通过新型多维、多尺度蜂窝状吸附剂的制备，预期开发出同时满足较高吸附容量和效率的吸附材料。