纳米网络结构聚合物是一类具有三维相连通的层次化纳米网络孔道结构的新颖多孔高分子材料,由于各层次纳米孔道之间的相互协同效应,在吸附、分离、催化和能源等领域具有潜在的应用优势。网络单元是设计纳米网络结构材料的核心要素,因为它决定材料的孔结构、骨架化学和物理结构,进而决定材料的性能及用途。然而,目前纳米网络结构材料的网络单元通常是无孔实心纳米球。因此,这里有个关键的科学问题必须回答,即如何实现网络单元的创新结构设计?
有鉴于此,中山大学吴丁财和合作者提出一种全新的聚苯乙烯羰基交联法,成功地实现了纳米球网络单元的微孔化和空心化(J. Mater. Chem., 2010, 20, 731-735;Chem. Commun., 2010, 46, 5927-5929;Macromolecules, 2011, 44, 5846-5849)。然而,这些新型网络单元的形貌依然属于常规的零维球形。
最近,又进一步采用聚苯乙烯分子刷作为构筑单元,然后利用羰基交联法形成一种新颖的三维纳米网络结构,其网络单元是全新的微孔纳米线。该方法不仅将网络单元从零维的纳米球拓展至一维的纳米线,而且可在分子水平上精确调控网络单元的纳米结构,例如,当分子刷的侧链聚合度由200减小到60时,纳米线的直径相应地由12 nm减小到8 nm。由于其独特的层次孔协同效应,这类纳米网络结构聚苯乙烯材料的吸附性能明显优于有序中孔聚合物。这一研究成果发表在美国化学会《ACS Nano》(影响因子:10.774)上,题为“Preparation of Polymeric Nanoscale Networks from Cylindrical Molecular Bottlebrushes”(D. Wu*, A. Nese, J. Pietrasik, Y. Liang, H. He, M. Kruk, L. Huang, T. Kowalewski, K. Matyjaszewski*. ACS Nano, 2012, 6, 6208-6214)。
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