近日,美國德州A&M大學化學系方磊課題組在《Chem》期刊上發(fā)表題為“Porous Ladder Polymer Networks”的研究綜述論文。德州A&M大學化學系博士生車賽為該論文第一作者。該工作獲得了Welch基金會及卡塔爾國家研究基金的資助。
近些年來,自下而上合成的有機多孔材料發(fā)展迅速。此類材料通常擁有高比表面積,化學和熱穩(wěn)定性,低密度,孔結構易于調(diào)控和功能化等一系列突出優(yōu)勢,并已經(jīng)被廣泛應用于氣體存儲分離,異相催化等諸多領域。與此同時,共軛梯狀高分子受到了研究者的廣泛關注,在各類應用中顯示出其獨特的光學和電學性質(zhì),以及優(yōu)越的高溫及化學穩(wěn)定性。近十年來,將兩種材料相結合催生了對多孔網(wǎng)絡梯狀聚合物的研究熱潮,該類新型材料理論上可同時具有多孔網(wǎng)絡聚合物和梯狀高分子的特有優(yōu)勢。全世界的多個課題組報道了多種完全交聯(lián)的多孔網(wǎng)絡梯狀聚合物及其合成表征及應用。這篇綜述文章系統(tǒng)總結了此類新型材料涉及的拓撲結構,鍵連方式,理化性質(zhì)及應用等,同時對該領域面臨的挑戰(zhàn)和今后的發(fā)展方向做出了展望。
本文要點:
1.?全面總結了多孔網(wǎng)絡梯狀聚合物的拓撲構成。二維結構占據(jù)主導地位,少數(shù)材料可以通過單體和結構設計實現(xiàn)全三維結構的梯狀骨架。
2.?全面總結了目前報道的多孔梯狀高分子框架化合物的合成方法。一步合成法:吡嗪環(huán)化,二惡英環(huán)化,噻蒽環(huán)化,狄爾斯-阿爾德環(huán)加成,[4+4]光環(huán)加成,臨二氰基三聚,羥醛三聚,臨氨基腈三聚,臨二氰基四聚,酸酐尿素四聚;分步合成法:Suzuki偶聯(lián)后烯烴復分解環(huán)化,Suzuki偶聯(lián)后光環(huán)化。
3.?綜述了多孔網(wǎng)絡梯狀聚合物的理化性質(zhì)及其在高壓氣體存儲和基于電學性能的器件等方面的應用。著重討論了梯狀高分子骨架具有的:超高化學和熱穩(wěn)定性,快速電荷遷移率,低熵結構骨架等獨特性質(zhì)。
4.?討論了多孔梯狀高分子框架化合物在實際應用中面臨的機遇和挑戰(zhàn)。對全三維拓撲結構,低缺陷骨架,材料加工性,規(guī)模化合成等潛在發(fā)展方向進行了討論和設想。
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