二维高分子（two-dimensional polymers，2DPs）是一类由结构单元通过共价键连接的具有结构单元厚度和周期性有序网络的平面片状高分子，其有效结合了二维材料和高分子的固有特性，可以通过单体选择、反应条件调控与反应路线设计等方面从分子层面精确实现2DPs的结构调控和功能化。2DPs作为一种新的材料形态，在物理、化学、材料科学等领域具有广阔的远景和前途，对其进行研究不仅能够探索新型材料的特点和优势，也具有很高的学术价值和实用意义。近日，西湖大学徐宇曦团队在《Chemical Society Reviews》上发表了题为《Recent advances in two-dimensional polymers: Synthesis, assembly and energy-related applications》的邀请综述，任玉美博士为第一作者，徐宇曦研究员为通讯作者。

图1. 二维高分子的制备、加工和应用。

  本综述的总体目的是阐述2DPs的设计合成、组装加工及其在能源相关领域的应用。作者首先梳理了2DPs的历史发展过程并介绍了其优点，重点阐述了2DPs独特的二维特征以及多样化的拓扑结构，总结了制备2DPs的各种“自上而下”和“自下而上”的典型方法，探讨了2DPs的组装复合和加工策略，揭示其可加工性对实际应用的重要性，并对2DPs的系列表征手段以及在电池、超级电容器、电催化和光催化等能源存储与转换方面的高效应用进行了详细论述。

  2DPs作为高分子领域的“新星”材料，集成了二维材料和高分子的优势。由于其独特的结构特征，与传统的一维线性和三维交联高分子相比，2DPs表现出许多新奇的性质。而且，与其他二维材料所不同的是，2DPs的概念更加强调其高分子的属性。由于2DPs兼具了高分子的特点，使得其设计和合成的方式层出不穷。特别是具有原子级厚度的超薄2DPs，其极大的比表面积、精准可调节的孔结构、丰富且充分暴露的活性位点、独特的电子结构和优异的加工性等优势使得其在能量存储与转换领域极具潜力。薄层2DPs的研究不仅拓宽了高分子和低维材料的传统概念，而且还为高分子引入了许多特殊的性质。此外，2DPs的结构、形貌、力学和电学性能方面的常用表征手技术也推动了高分子学科的持续进步和发展。

  论文最后对2DPs提出展望：（1）探索合成更多新结构和组成的2DPs。（2）尺寸均一、原子结构有序、大面积的单层或少层的2DPs仍极具挑战性。（3）大规模制备高结晶乃至单晶2DPs是未来研究的重点。（4）组装加工性能是制备有序高性能材料的必要手段，需要大力发展。（5）能源相关领域应用范围有待扩大，性能有待进一步提升，针对其应用独特性的更为深入本质的研究亟待开展。（6）开发更为先进直观的原位表征技术和更加贴合实际的理论模拟方式。

  论文链接：

  Yumei Ren, Yuxi Xu*. Recent advances in two-dimensional polymers: Synthesis, assembly and energy-related applications, Chemical Society Reviews, 2024, DOI: 10.1039/d3cs00782k.

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2024/cs/d3cs00782k