单晶态有机聚合物多孔材料的研究进展
2021-11-22朱嘉君轩娅慧蒋选丰
朱嘉君,轩娅慧,蒋选丰
(湖北大学材料科学与工程学院,湖北 武汉,430062)
1 前 言
100多年前,Gilbert N Lewis在他的重要著作“原子和分子”中提出了共价键这一概念[1]。此后,共价键合成技术已经发展成为化学、化学生物学、材料科学等领域中重要的合成手段。近年来,共价有机聚合物合成策略和方法学的不断发展,使多维有机共价多孔材料的精确合成成为研究热点[2-4]。
在微观尺度上,如果组成材料的原子不是密集地堆积在一起,而是形成空隙,这种材料被称为多孔材料[5]。近年来,多孔材料因其在吸附[6]、催化[7, 8]、离子交换[9]、纳米技术和医药[10]等领域的重要应用而受到广泛关注。在近半个世纪里,人们设计和合成了大量的多孔材料,通常分为以下几类:无机材料(天然合成沸石(分子筛)、微孔磷酸盐铝、二氧化硅介孔材料等)、碳基材料、无机-有机杂化材料(金属-有机骨架(MOFs))[11]和多维有机聚合多孔材料(PIMs、COFs和HCOFs等等)[12-15]。在这些多孔材料中,含有周期性排列的有机骨架和特定共价成键位点的共价交联多孔材料称为有机多孔聚合物(POPs)[16]。常见的有机聚合物多孔材料可以分为非晶态和晶态两大类,晶态有机聚合物多孔材料的理化性能和化学稳定性较好,具有永久孔隙度,并且对外界刺激能呈现出动态响应。不仅如此,由于其具有较高的比表面积、孔隙度和吸附性,晶态有机聚合物多孔材料在气体存储/分离[17, 18]、催化剂的固体载体[19]、化学传感和光电子器件[20]等方面有着潜在的应用价值。
根据目前文献报道,研究者们运用模块化方法和合理的组装策略合成了以下3种不同的晶态有机聚合物多孔材料:① 可逆反应驱动的晶态共价有机框架材料(COFs);……
