有机多孔聚合物的合成及其吸附性能研究

摘要.................................................................................................................................I Abstract........................................................................................................................III 第一章文献综述. (1)

1.1引言 (1)

1.2有机多孔聚合物的分类 (2)

1.2.1超交联聚合物 (2)

1.2.2共轭微孔聚合物 (5)

1.2.3自具微孔聚合物 (6)

1.2.4共价有机骨架聚合物 (8)

1.3有机多孔聚合物的应用 (11)

1.3.1气体吸附方面的应用 (11)

1.3.2蛋白质吸附方面的应用 (16)

1.4课题的提出与意义 (19)

第二章实验部分 (21)

2.1实验试剂 (21)

2.2试剂的精制 (22)

2.2.1酶的精制 (22)

2.2.2其他试剂的精制 (23)

2.3离子液体功能化超交联多孔聚合物的合成 (23)

2.3.1咪唑型离子液体的合成 (23)

2.3.2超交联多孔聚合物的合成 (24)

2.3.3离子液体功能化超交联多孔聚合物的合成 (25)

2.4含卟啉多孔聚合物的合成 (26)

2.4.1对二叠氮苄的合成 (26)

2.4.24-(2-丙炔氧基)苯甲醛的合成 (27)

2.4.35,10,15,20-四(4′-丙炔氧基苯)卟啉的合成 (27)

2.4.45,10,15,20-四(4′-丙炔氧基苯)-X-卟啉的合成(X=Zn或Cu) (28)

2.4.5含卟啉多孔聚合物的合成 (28)

2.5多孔聚合物的表征 (29)

2.6蛋白质的固定化 (30)

2.6.1溶菌酶的固定 (30)

2.6.2脂肪酶的固定 (30)

2.6.3人纤维蛋白原的固定 (30)

2.6.4牛血清蛋白的固定 (31)

2.7蛋白质吸附量的测定 (31)

2.8固定酶活性的测定 (31)

2.8.1固定化溶菌酶活性的测定 (31)

2.8.2固定化脂肪酶活性的测定 (32)

第三章离子液体功能化超交联多孔聚合物的合成及其气体吸附性能 (33)

3.1咪唑型离子液体的合成及表征 (33)

3.1.1红外光谱 (34)

3.1.2核磁氢谱 (34)

3.2离子液体功能化超交联多孔聚合物的的合成与表征 (37)

3.2.1红外光谱 (37)

3.2.2扫描电镜 (38)

3.2.3热重分析 (39)

3.2.4元素分析 (39)

3.2.5氮吸附及孔结构分析 (40)

3.3离子液体功能化超交联多孔聚合物的气体吸附性能 (42)

3.3.1氢气吸附 (42)

3.3.2二氧化碳吸附 (43)

3.3.3气体吸附选择性 (47)

3.4小结 (50)

第四章含卟啉多孔聚合物的合成及其蛋白质吸附研究 (51)

4.1含卟啉多孔聚合物的合成及表征 (51)

4.1.1对二叠氮苄的合成及表征 (51)

4.1.24-(2-丙炔氧基)苯甲醛的合成及表征 (53)

4.1.35,10,15,20-四(4′-丙炔氧基苯)卟啉的合成及表征 (53)

4.1.45,10,15,20-四(4′-丙炔氧基苯)-X-卟啉的合成及表征(X=Co或Zn).54

4.1.5含卟啉多孔聚合物的合成及表征 (56)

4.1.5.1红外光谱 (56)

4.1.5.2氮吸附及孔结构分析 (57)

4.2含卟啉多孔聚合物的蛋白质吸附性能研究 (59)

4.2.1蛋白质吸附量 (59)

4.2.2含卟啉多孔聚合物固定化脂肪酶的性能研究 (61)

4.2.2.1固定化脂肪酶的活性 (61)

4.2.2.2固定化脂肪酶的热稳定性 (63)

4.2.2.3固定化脂肪酶的重复利用性 (64)

4.2.3含卟啉多孔聚合物固定化溶菌酶的性能研究 (65)

4.2.3.1固定化溶菌酶的活性 (65)

4.2.3.2固定化溶菌酶的热稳定性 (66)

4.3小结 (67)

第五章总结与展望 (68)

参考文献 (70)

攻读学位期间的研究成果 (80)

致谢 (81)

第一章文献综述

1.1引言

多孔材料是一种由封闭或相互贯通的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的表面或边界由平板或支柱构成，结构示意如图1.1所示。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的规定，多孔材料依据孔径可分为三类：孔径在2nm以下的称为微孔材料；孔径在2~50nm的称为介孔材料；孔径在50nm以上的称为大孔材料[1,2]。

图1.1多孔材料的结构示意图

经典的多孔材料如沸石、活性炭、分子筛和金属有机框架化合物(Metal Organic Frameworks,MOFs)等。活性炭、沸石和分子筛均是研究较早的多孔材料，具有孔隙度大、表面酸碱性和比表面积较大等优点，广泛应用于吸附/分离和催化等领域；同时，它们也存在可控性差、制备条件单一和不易修饰等缺点，故很大程度上限制了在该领域的进一步应用[1]。

MOFs于1998年Yaghi小组[3]首次报道，之后的近十几年里得到了化学界广泛关注。MOFs是由金属离子或金属原子簇与有机配体通过配位键连接而成[4]，具有易修饰、比表面积大、孔隙率高以及孔径可控等优点，在光电材料、气体吸附/分离、磁性材料、分子识别和药物传送等领域显示诱人的应用前景[5]。然而，在形成MOFs的过程中，孔道会包含一些像溶剂分子这样的客体分子，加热除去客体分子时，其骨架容易塌陷，热稳定性差；同时也对碱、酸和水汽等物质敏感，化学稳定性差[1]。