基于界面聚合法的有机多孔聚合物膜材料研究进展

有机多孔聚合物(POPs)膜材料具有本征的多孔结构和可调节的孔隙环境和官能团,广泛用于分子筛分领域。然而,其高效、可控的制备方法仍是一大挑战。围绕界面聚合法对近年来不同POPs基膜材料的设计、构筑进行了梳理,并对其在海水淡化、染料分离、气体分离、光电等领域的应用进行系统总结,最后对未来基于界面聚合制备POPs膜的发展进行了分析与展望。

新型纳米多孔材料——金属有机配位聚合物的包结作用及其应用研究进展

金属有机配位聚合物(MOCPs)具有纳米多孔的特殊结构,且结构具有可设计性,通过MOCPs活性位点与客体分子的包结作用能够选择性地包结多种客体分子,表现出特有的分子识别能力。MOCPs作为一种新型多孔材料在择形及手性催化、吸附分离、气体储存、分子识别与传感、生物模拟、微反应器等研究应用方面具有诱人的潜力。综述了MOCPs的设计、合成及主-客体相互作用方式,并展望了这种聚合物的应用前景。

疏水性超交联多孔有机聚合物材料的制备及其在水产品中多环芳烃检测的应用

基于高效的傅-克反应合成了比表面积大且结构中富含苯环官能基团的多孔有机聚合物材料。以该材料作为固相萃取吸附剂,结合气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术,建立了水产品中多环芳烃的检测方法。采用正己烷溶剂进行提取,并采用多孔有机材料进行净化及富集。结果表明,水产品中15种常见多环芳烃分析的回收率(3个添加水平分别为5、10、50μg/kg)为59.2%~115.3%,RSD 0.8%~3.9%(n=6)。所分析的多环芳烃在相应的浓度范围内线性良好(R^2>0.996),检出限(S/N=3)达到0.67~6.00μg/kg,定量限(S/N=10)达到2.21~19.8μg/kg。该方法萃取效率高,灵敏可靠,操作简便,可重复性使用,重现性好,可满足水产品中多环芳烃的检测要求。

中国科大等研究多孔有机聚合物离子膜材料

中国科学技术大学与国际同行合作，在多孔有机聚合物离子膜材料研究中取得新进展，制备了系列自具微孔结构的阴离子交换膜材料。该研究制备了系列自具微孔结构的阴离子交换膜材料，实验中所涉及的单体来源予商业化的小分子，合成过程简单，不需高温高压，在室温下使用常用试剂即可完成。

异恶唑啉基多孔聚合物的制备及其对有机溶剂的吸附性能

以原位生成的腈氧化物和聚丁二烯为原料通过无催化点击聚合制备出一种新型异恶唑啉基聚合物,通过冷冻干燥和超临界干燥对聚合物进行干燥处理,获得2种异恶唑啉基多孔聚合物。两种干燥方式均可得到三维网状结构,超临界干燥后的多孔聚合物为纳米孔结构,冷冻干燥的多孔聚合物兼具微米和纳米孔结构;超临界干燥处理的多孔聚合物具有更好的热稳定性,经超临界干燥和冷冻干燥得到的多孔聚合物的热分解温度分别为204℃和180℃;相较于超临界干燥的多孔聚合物,冷冻干燥处理的多孔聚合物对有机溶剂具有更强的吸附能力,但平衡时间更长;冷冻干燥后的多孔聚合物具有更好的循环使用性能,经10次吸附-脱附后仍与首次吸附量持平。

形貌可控有机多孔聚合物:合成、功能化和应用

有机多孔聚合物具有高的比表面积、优异的化学稳定性和丰富的构建方法,在吸附、分离和多相催化等多个领域具有广阔的应用前景。材料的结构、形貌在很大程度上决定了材料性能。为拓展有机多孔聚合物在更多领域的应用,形貌可控的有机多孔聚合物逐渐成为新的研究方向。通过合理的结构设计和采用不同的化学修饰方法,可获得具有不同形貌与性能的有机多孔聚合物,它们在不同方面展现出较好的应用潜力。针对形貌可控有机多孔聚合物的国内外研究现状,综述了形貌可控有机多孔聚合物的合成策略、功能化方法和应用领域,并对其今后的发展趋势做出了展望。

基于多孔有机聚合物设计合成氧还原催化剂

氧还原是许多能量转换装置中的关键反应。在简要阐述氧还原反应机理的同时,结合笔者自身团队研究成果重点介绍了近年来新兴的多孔材料(金属有机框架MOF、共轭微孔聚合物CMP等)在电催化中的应用。针对目前电催化剂存在的问题,指出未来的研究思路,包括利用先进的技术手段原位表征催化剂的活性位点,由高活性位逆向推算催化剂的最优结构,优化材料的制备条件。由理论指导实践,在深入认识氧还原反应机理的前提下开发高效稳定、经济环保的新型电催化剂。

多孔有机聚合物催化研究进展

多孔有机聚合物是一类新型多孔材料,由于其较高的比表面积、可控的孔径尺寸、较高的稳定性以及易修饰等优点,该类材料被广泛用于多相催化的应用研究。在介绍多孔有机聚合物设计与合成的基础上,着重阐述了多孔有机聚合物负载金属离子、金属纳米颗粒以及手性分子用于多相催化的研究进展。

多孔有机聚合物在非均相催化中的研究进展

多孔有机聚合物(POPs)是一种比表面积高和永久孔结构的新型多孔材料。由于其质量轻、定性高、骨架组成丰富、修饰性强等特点被广泛应用在气体的储存与分离、非均相催化及有机光电等重要领域。B本文在介绍有机多孔聚合物设计与合成的基础上,着重阐述了多孔有机聚合物用于多相催化领域的研究进展。

沥青基超交联聚合物的制备及其VOCs吸附性能

以沥青为原料,二氯甲烷(DCM)为溶剂和交联剂,无水三氯化铝为催化剂,通过改变交联剂用量制备出一系列沥青基超交联聚合物(HCPs)(HCP-1、HCP-2、HCP-3、HCP-4和HCP-5)。用FTIR、N2吸附-脱附、SEM和TGA对HCPs进行了结构表征。结果表明,DCM与沥青成功交联,制得的HCPs的最高比表面积为467m^(2)/g,孔道以介孔为主,HCPs热稳定性较高。静态吸附实验表明,HCPs对含芳环类、酯类、醇类挥发性有机物均有较好的吸附性能。其中,对邻二甲苯吸附量最高,为437.89 mg/g,对甲醇吸附量最小,为190.48 mg/g。由0.3091 g沥青和30 mL DCM制得的HCP-4对邻二甲苯进行4次循环吸附实验,其对邻二甲苯的吸附量为新鲜HCP-4吸附量的91.51%。

多孔有机聚合物异相光催化研究现状及进展

异相催化方式相对于均相催化展现出优异的分离和回收性能,而被研究人员广泛开发和利用。多孔有机聚合物作为一种新型多孔高分子功能材料,因其稳定的共轭骨架、高比表面积和设计合成的高灵活性,广泛应用于气体吸附分离、检测和(光)催化等领域。材料的捕光及不溶特性亦使其在异相光催化领域展现了出色的催化能力,在能源和环境方面也显示出巨大的潜力。围绕此类材料在异相光催化领域的研究及发展现状,分析了光催化的优势和困境,并结合光催化方式提出多孔有机聚合物提高光催化效率的有效措施。

离子型多孔有机聚合物的设计、合成及气体吸附应用

离子型多孔有机聚合物(iPOPs)是一种新兴的功能多孔材料,通过选择不同的有机单体、不同的有机聚合反应以及不同的离子构型,可以对聚合物的孔径、官能团以及活性位点进行有效调控,因而该类材料在诸多领域具有广泛的潜在应用价值。结合离子型多孔有机聚合物的合成和结构特点,介绍了该类材料在气体吸附与分离领域的研究进展。

超交联有机聚合物的合成及其吸附性能应用进展

基于傅克烷基化反应合成的超交联有机聚合物因其具有孔径大小易调控、比表面积大、物理化学性质稳定等优点,因而被广泛用于吸附各种物质。综述了超交联有机聚合物的三种常用合成方法,并总结了超交联有机多孔材料对二氧化碳、水中有机污染物、重金属离子以及复杂基体中污染物的吸附性能最新研究进展。

三嗪基有机多孔材料的制备及碘吸附性能研究

核工业废料中放射性碘(^(131)I)威胁着人类的身体健康和环境。近年来,开发高效捕获碘的材料备受科研人员的关注。文中通过“一锅法”无催化剂的亲核取代反应,将廉价易得的三聚氰氯和哌嗪(手性哌嗪)单体聚合成一种二维富氮共价有机聚合物(COPs)。在其层状骨架中,单体间强的C—N键聚合使之具有优异的热稳定性和耐化学腐蚀性。基于此,文中的2种COPs材料在气相和水相中表现出较好的碘吸附能力。研究结果表明:在水溶液中COP-1、COP-2对碘的吸附量分别高达1.76 g/g与2.02 g/g;在碘蒸气中(85℃)COP-1、COP-2对碘吸附量分别高达1.6 g/g与2.13 g/g。相比之下,COP-2表现出更好的碘吸附能力。这类富氮有机聚合物多孔材料在多相碘吸附和富集方面表现出潜在的应用价值。

多孔碳材料的合成及其在锂离子电池中循环性能的研究

基于多孔有机聚合物及其衍生碳材料在锂离子电池负极材料领域的发展和研究现状,探究了一种孔径可控的多孔碳纳米球的合成方法 .首先,设计合成了6,13-双(双4-溴苯基亚甲基)并五苯化合物,并以此为单元制备了一系列具有规则形貌的新型多孔有机聚合物.通过将不同孔径尺寸的聚合物在不同温度下进行碳化,以此探究碳化温度对材料电化学性能的影响.根据得到的数据可知,多孔碳材料THF-800具有最好的循环稳定性和优异的倍率性能,由此证明THF-800在锂离子电池负极材料领域具有潜在应用价值.此外,对锂离子电池负极材料孔径尺寸进行了调控,可以促进有机材料在锂离子电池中的应用,最终拓展了多孔有机聚合物衍生碳材料在锂离子电池负极材料中的应用范围.

能源环境用富氮共轭微孔聚合物材料研究进展

共轭微孔聚合物(conjugated microporous polymers,CMPs)是一类由刚性芳香结构单元组成、自具微孔结构、具有三维网络骨架的有机多孔材料,具有稳定的多孔性和半导体特征,在电化学和热能存储、氢能转化、CO_(2)捕获和存储、污染物吸附和分离纯化等能源环境领域有着重要应用。其中,富氮共轭微孔聚合物因富含极性氮原子,具有强吸附位点和富电子结构,拥有独特的氧化还原电化学活性和一定的润湿性,显现出独特的应用优势。系统概述了富氮共轭微孔聚合物的制备及其在能源环境领域的应用研究进展,分析了各种制备方法的优缺点以及在应用方面存在的主要问题,并指出了富氮共轭微孔聚合物材料未来的发展方向——开发绿色、廉价的合成新方法以及相关高性能膜或块体材料的制备新路径等。

“多组分共聚策略”在有机多孔材料中的应用

有机多孔材料因高比表面积、低骨架密度、易于功能化修饰等优点,在气体吸附与储存、多相催化、有机光电、荧光检测等领域都表现出了潜在的应用价值,而"多组分共聚策略"是构建功能化多孔材料的重要方式之一。本文主要从无定型和晶态有机多孔材料两方面介绍了"多组分共聚策略"在材料骨架中引入功能性基团、调控材料的性能以及构建新拓扑结构等方面的应用。

金属有机骨架材料的合成及应用

金属有机骨架(MOFs)材料是目前研究很热的一种新功能材料。本文讨论了金属有机骨架材料的设计原理、制备过程、骨架结构的影响因素以及骨架合成的发展状况,总结了金属有机骨架材料在催化剂、气体的储存和分离方面的应用,并对这种新型多功能材料在设计、合成与应用中的广阔前景做了展望。

金属有机框架材料的研究进展

金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是一类由有机配体与金属中心经过自组装形成的具有可调节孔径的材料。与传统无机多孔材料相比,MOFs材料具有更大的比表面积,更高的孔隙率,结构及功能更加多样,因而已经被广泛应用于气体吸附与分离、传感器、药物缓释、催化反应等领域中。新兴材料的出现极大地促进了各个学科间的相互发展,本文综述了近年来MOFs材料的研究发展,包括MOFs材料自身的特点、国内外发展现状、应用领域以及复合MOFs材料的研究热点,并对今后的发展进行了展望。

用作双电层电容器电极材料的三维层次孔结构多孔炭的合成(英文)

以葡萄糖为碳源,由金属框架有机物(MOF)高效地合成出一种具有三维层次孔结构的多孔炭。当葡萄糖渗入到方形MOF的表面或内部空隙之后,逐步进行聚合和炭化。在此过程中,MOF分解出ZnO,ZnO进一步被基体炭或CO还原成Zn;而Zn又在炭化过程中逸出,以致形成连续的基体炭组织。当所合成的多孔炭用作双电层电容器电极材料时,在1 mol/L NEt4BF4/碳酸丙烯酯电解液体系中,其初始比电容达175 F.g-1(电流强度0.6 A.g-1),并在12A.g-1大电流密度下电容保持率高达94.2%。