近日，美國(guó)德州A&M大學(xué)化學(xué)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(xué)化學(xué)系博士生車賽為該論文第一作者。該工作獲得了Welch基金會(huì)及卡塔爾國(guó)家研究基金的資助。
近些年來(lái)，自下而上合成的有機(jī)多孔材料發(fā)展迅速。此類材料通常擁有高比表面積，化學(xué)和熱穩(wěn)定性，低密度，孔結(jié)構(gòu)易于調(diào)控和功能化等一系列突出優(yōu)勢(shì)，并已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于氣體存儲(chǔ)分離，異相催化等諸多領(lǐng)域。與此同時(shí)，共軛梯狀高分子受到了研究者的廣泛關(guān)注，在各類應(yīng)用中顯示出其獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，以及優(yōu)越的高溫及化學(xué)穩(wěn)定性。近十年來(lái)，將兩種材料相結(jié)合催生了對(duì)多孔網(wǎng)絡(luò)梯狀聚合物的研究熱潮，該類新型材料理論上可同時(shí)具有多孔網(wǎng)絡(luò)聚合物和梯狀高分子的特有優(yōu)勢(shì)。全世界的多個(gè)課題組報(bào)道了多種完全交聯(lián)的多孔網(wǎng)絡(luò)梯狀聚合物及其合成表征及應(yīng)用。這篇綜述文章系統(tǒng)總結(jié)了此類新型材料涉及的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，鍵連方式，理化性質(zhì)及應(yīng)用等，同時(shí)對(duì)該領(lǐng)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(diǎn)：
1.?全面總結(jié)了多孔網(wǎng)絡(luò)梯狀聚合物的拓?fù)錁?gòu)成。二維結(jié)構(gòu)占據(jù)主導(dǎo)地位，少數(shù)材料可以通過(guò)單體和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全三維結(jié)構(gòu)的梯狀骨架。
2.?全面總結(jié)了目前報(bào)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(fù)分解環(huán)化，Suzuki偶聯(lián)后光環(huán)化。
3.?綜述了多孔網(wǎng)絡(luò)梯狀聚合物的理化性質(zhì)及其在高壓氣體存儲(chǔ)和基于電學(xué)性能的器件等方面的應(yīng)用。著重討論了梯狀高分子骨架具有的：超高化學(xué)和熱穩(wěn)定性，快速電荷遷移率，低熵結(jié)構(gòu)骨架等獨(dú)特性質(zhì)。
4.?討論了多孔梯狀高分子框架化合物在實(shí)際應(yīng)用中面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。對(duì)全三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，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(jìn)行了討論和設(shè)想。
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