《表2 含氮连接类型MOP-Ad的性能对比》

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《金刚烷基微孔有机聚合物的合成与性能》

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一般来说，多孔材料的吸附性能是比表面积、孔容、孔径、微孔体积、吸附活性点位、孔道内静电作用力、分子动力学尺寸等因素综合作用的结果。就二氧化碳吸附性能而言，从表2中可以看出，聚酰亚胺连接型材料的吸附性能最好，聚苯并咪唑次之，然后是席夫碱型和三嗪型。根据鲍林电负性值，碳、氮、氧的电负性值分别为2.55、3.04、3.44[65]，含有两个羰基和一个胺基的酰亚胺基团在材料体系内具有很强的吸电子诱导效应，能对二氧化碳产生更强的极化作用，吸附能力增强。虽然s PI-1的微孔体积相对较少，但它的比表面积相对较大，综合之下便具有最高的二氧化碳吸附量。基于密度泛函理论的模拟表明，单体中较高的电子云密度分布有助于提高材料的二氧化碳吸附性能[66]，引入杂原子的做法，就在于破坏体系内均一的电子云分布密度。但对于席夫碱（1 N）、苯并咪唑（2 N）、三嗪（3 N），杂原子数越多并不一定带来吸附效果更好的结果。根据休克尔规则，咪唑和三嗪均具有6个π电子而具有芳香性，咪唑的1位和3位的氮都是sp2杂化，但1位氮以一对p电子参与共轭，3位氮以一个p电子参与共轭，所以咪唑环中π共轭的电子离域并不均匀对称。而三嗪则相反，3个氮原子均提供1对共用电子，采用与相邻的碳原子一样的sp2杂化形成共轭体系，电子云密度对称均匀，芳香性比咪唑环要强。另外，有研究表明[66]，稠环化合物的富电子特性也有助于增加体系对二氧化碳的吸附性能。同时，表2中聚苯并咪唑材料的孔径也比三嗪环材料要小，更接近二氧化碳分子的动力学尺寸（0.33 nm）。综上，聚苯并咪唑连接型体系在对二氧化碳的吸附上要优于三嗪环。从吸附量来说，具有三嗪环的材料二氧化碳吸附量已经接近于苯环连接型的材料水平（≈10 wt%）。而席夫碱连接中，由于氮原子的电子效应相对独立，因此对二氧化碳的吸附量比三嗪环反而有所提升。