多孔有机聚合物材料的设计合成一直是炙手可热的研究课题,随着这一领域研究的不断深入,设计开发新型功能性的构筑基元逐渐成为了解决目前多孔有机聚合物材料创新发展的关键因素。超分子大环主体化合物凭借其独特的主客体化学性质、简便易行的功能化方法以及可调节的拓扑构型,为多种晶态和无定形态多孔有机聚合物材料的构筑提供了新的启示和突破口。相关的功能体系在分离、传感、催化等前沿应用研究中表现出优异的性能,有望推动新型智能聚合物材料领域的进一步发展。
近日,吉林大学化学学院杨英威教授课题组在《Advanced Materials》期刊上发表了题为“Macrocycle-based porous organic polymers for separation, sensing, and catalysis”的综述文章,该工作中系统介绍了利用多种具有不同物理化学性质的大环分子构建多孔有机聚合物网络的策略,并从主客体相互作用的开启和基于刺激响应机制的大环构型构象转变两个角度论述了这一新兴材料的结构特点和性质功能。最后,作者充分论述了这类材料在选择性吸附分离、水污染治理、光学传感检测和非均相催化等诸多领域中的应用前景,并对该领域的优势和挑战进行了系统论述,同时对该领域未来的发展方向进行了展望。
图1.基于超分子大环的多孔有机聚合物体系
图2.几种可作为多孔有机聚合物构筑基元的平面型和非平面型大环分子
图3.(a-c)几种基于环糊精的多孔有机聚合物;(d)两种可与环糊精聚合的交联剂分子
图4.(a)基于杯芳烃的阳离子型共价有机聚合物的合成策略;(b)利用杯芳烃构建具有不同形貌和拓扑结构的共价有机框架的两种策略
图5.(a)利用傅克反应构建基于冠醚的多孔有机聚合物;(b)利用亲核芳香取代构筑基于间苯二酚杯芳烃的多孔有机聚合物
图6.(a)利用机械化学合成法构筑基于柱芳烃的具有多级孔结构的多孔有机聚合物用于碘甲烷的高效捕获;(b)乙基柱芳烃和碘甲烷络合物的单晶结构
图7.(a)界面法合成脂基连接的环糊精多孔有机聚合物膜;(b-d)构建环糊精多孔膜,用于对不同分子量染料分子的选择性筛分及筛分机理示意图
图8.几种基于环三藜芦烯的多孔有机聚合物结构
图9.利用克脑文格缩合反应制备基于冠醚的手性共价有机框架
图10.几种基于柱芳烃的多孔有机聚合物用于异相催化和手性催化(a)柱芳烃、卟啉双环交替连接的多孔有机聚合物;(b)基于柱五醌的多孔有机聚合物用于金属钯的负载;(c)基于柱芳烃的手性多孔有机聚合物的构筑策略
该综述近期发表在Advanced Materials期刊上,论文第一作者为吉林大学博士研究生李政,通讯作者为吉林大学杨英威教授。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107401
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