● 摘要
有机微孔聚合物材料具备有非常多的分子尺寸级别的孔道、相对而言较高的比表面积、大的孔体积、高的气体吸附量和对不同气体选择吸附性能等优势，多应用于气体小分子存储、电化学、气体吸附分离、分子筛等诸多领域。有机微孔材料根据其分子组成结构的不同，可将其分为四类自具微孔聚合物（PIMs）、共轭微孔聚合物（CMPs）、共价有机网络（COFs）、超交联微孔聚合物（HCPs）。与其它材料相比，超交联微孔聚合物材料在孔隙大小分布和孔隙大小控制方面更加困难，微孔和空气之间的相对作用力较低，因而具有良好的结构稳定性，同时其容易通过表面修饰的方式引入特殊的官能团对聚合物分子进行表面修饰改性，从而制备出各种功能化的材料，很好的拓展了其在实际应用中的范围。然而到目前为止，除了已经报道的选用四苯基甲烷、噻吩等化合物制备聚合物以外，大家对于超交联微孔聚合物的分子组成、结构与性能之间的关系依然处于研究中。
为了进一步深化对超交联微孔聚合物的认识，本文分别采用苯、联苯、三苯胺、四苯基乙二醇等四个系列化合物通过反应制备微孔聚合物，通过改变反应制备路线、合理的分子设计和不同单体的选择，制备出一系列新型的具有吸附性能的HCPs，通过多种测试方法对其性能进行表征，结合计算机的模拟技术和理论计算深入研究聚合物的物理化学结构对材料性能的影响。通过研究发现，选用二甲氧基甲烷（FDA）做交联剂和无水FeCl3做催化剂的傅-克烷基化反应（Friedel-Crafts，F-C），这种一步式的制备方法简便易于操作、副产物少，是比较理想的制备方法。制备出的HCPs随着分子链的不断支化，分子结构复杂程度逐渐加深，微孔结构越来越多，同时分子链的柔韧性使得其随着分子链的扭曲大孔结构不断减少，微孔结构逐渐增多。制备出的聚合物随着其比表面积和吸附热的不断变化，聚合物对二氧化碳、氢气等气体小分子的吸附量也会相应的发生变化，其中由四苯基乙烯合成的微孔聚合物Network-1显示出BET比表面积高达1980 m2/g和二氧化碳吸收量高达3.63 mmol/g (1.0 bar/273 K)；而由纯四苯基乙二醇合成的微孔聚合物Network-7虽然比表面积和对CO2的吸附量都不高，但却显示出高达119：1的 CO2/N2选择吸附比，一系列的实验数据表明HCPs的分子物理、化学结构对于材料的性能有着决定性的影响。
F-C反应的制备路线操作简便、原料廉价、副产物少，选用不同类型的芳香族单体制备出的HCPs具有良好的物理、化学稳定性及热稳定性，且这些聚合物具均有较高的比表面积、良好的二氧化碳吸附能力、优异的气体选择吸附性等。基于以上优势这类聚合物在氢气、二氧化碳等气体小分子的吸附和存储方面具有很大的应用潜力，该论文对多孔材料的进一步研究和发展具有重要的实际意义和理论价值。
关键词：微孔材料；超交联微孔聚合物；二氧化碳；选择吸附性；
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