Natural gas and carbon dioxide need solid porous materials for effective storage, transport or sequestration. Scalability, cost and feasibility of porous structures prevent many emerging materials to be promising candidates. Most of the methods that are used in porous material synthesis requires expensive multistep synthesis of multifunctional monomers and uses expensive catalysts (Pd, Pt). Here, we developed a facile variant of Friedel-Crafts synthesis of highly porous covalent organic polymers (COPs) based on an unprecedented solvent mediated cross-linking. Chlorinated solvents behave as a both solvent and linker in the presence of $AlCl_3$. Studies on three classes of 15 different monomers led us to produce 29 new COPs-124-152 by using methylene chloride, chloroform, and 1,2-dichloroethane. Chapter 2 deals with the synthesis and characterization of these COPs. In chapter 3, porosity and low pressure gas adsorption behavior of these solvent-linked COPs were studied. We found that COP-130 and COP-140 show great $CO_2$, $CH_4$ and $H_2$ uptake. COP-130 has the highest surface area because of 1,3,5-triphenylbenzene building block. Among all COPs synthesized here, COP-150 was the most feasible to study because of its inexpensive preparation and highly flexible nature. We believe the method we have developed here, can be generalized to all chlorinated solvents as linkers and our studies also continue on using these porous polymers for high pressure methane storage applications.
천연 가스 및 이산화탄소는 효과적인 저장, 수송 또는 격리를 위해 고체 다공성 물질이 필요합니다. 다공성 구조물의 확장성, 비용 및 가능성은 많은 신흥 물질이 유망한 후보가되는 것을 방지한다. 다공성 물질 합성에 사용되는 대부분의 방법은 다기능 단량체의 값 비싼 다단계 합성을 필요로하며 값 비싼 촉매 (Pd, Pt)를 사용합니다. 여기에서 우리는 유례없는 용매 중개 가교 결합에 기반을 둔 고 다공성 공유 유기 폴리머 (COP)의 Friedel-Crafts 합성의 쉬운 변형을 개발했습니다. 염화 용매는 $AlCl_3$ 존재 하에서 용매와 링커의 역할을합니다. 15 개의 다른 단량체로 구성된 3 가지 부류에 대한 연구를 통해 우리는 메틸렌 클로라이드, 클로로포름 및 1,2- 디클로로 에탄을 사용하여 29 개의 새로운 COP (124-152)를 생산할 수있었습니다. 2 장은이 COP의 종합과 특성화를 다룬다. 3 장에서는 이러한 용매 결합 COP의 다공성과 저압 기체 흡착 거동을 연구 하였다. 우리는 COP-130 및 COP-140이 큰 $CO_2$, $CH_4$ 및 $H_2$ 흡수를 나타냄을 발견했습니다. COP-130은 1,3,5-triphenylbenzene building block 때문에 가장 큰 표면적을 가지고 있습니다. 여기서 합성 된 모든 COP 중에서 COP-150은 값싼 준비와 매우 유연한 특성 때문에 가장 연구가 가능했습니다. 우리가 여기에서 개발 한 방법은 모든 염소화 용매에 링커로 일반화 할 수 있으며 우리의 연구는 고압 메탄 저장 응용 분야에서 이러한 다공성 고분자를 계속 사용하고 있다고 믿습니다.