用于放射性碘吸附的多孔有机聚合物

多孔有机聚合物(Porous Organic Polymers,POPs)是一类由不同几何构型的有机分子砌块通过强共价键连接而成的多维网络骨架材料,具有质轻、比表面积大、结构与功能可设计和精确调控等优点,近年来逐渐成为多孔材料发展的一个新方向,预计在气体吸附/分离、催化、光电转换、传感、能量存储等诸多领域有着广泛的应用前景。本文概述了当前国内外POPs的可控合成与性能调控策略,重点介绍了多孔芳香骨架以及共轭微孔聚合物在放射性碘吸附中的应用,并对现阶段POPs碘吸附研究中存在的一些问题和挑战进行了分析与展望。     

共轭微孔聚合物的制备与应用

共轭微孔聚合物(CMPs)是一类有机多孔聚合物,与常规共轭聚合物或多孔材料相比,其最大的特点是既有π共轭骨架又具有大量微孔.这类材料在解决能源和环境问题方面显示出巨大的潜力,已在气体吸附、非均相催化、发光材料、化学传感器、电能存储和生物杂化物等领域显示出巨大的应用前景.目前已开发出多种用于CMPs结构单元设计与合成的新...     

一锅法Suzuki-Heck反应构筑基于4-乙烯基苯硼酸的发光多孔有机聚合物

多孔有机骨架材料是近年来出现的一类具有较大的比表面积、孔尺寸小于2 nm的多孔有机聚合物材料. 这些材料由较轻质量的C、H、O、N、B等元素组成, 与常规的微孔材料如分子筛和金属-有机骨架化合物相比, 它们具有较低的骨架密度和较高的比表面积等优点. 在本文中, 我们选择4-乙烯基苯硼酸为底物, 通过与芳基卤代物的Suzuki-Heck反应, 发展了一种基于钯催化的一锅法合成发光多孔有机聚合物的新途径. 红外光谱和固体¹³C核磁研究表明, 4-乙烯基苯硼酸在聚合过程中与芳基卤代物之间的Suzuki-Heck反应进行较为完全. 氮气等温吸附曲线表明, 这类材料具有多孔的性质, BET比表面积最高可达552 m²·g^-1. 由于聚合物中存在有较大的共轭基团, 因此具有良好的发光性质. 我们对这些发光有机多孔聚合物在荧光检测硝基化合物方面的应用进行了初步研究, 发现它们对苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚)具有良好的选择性检测能力.     

基于氮,膦配体多孔有机聚合物材料的设计合成及其催化应用

多孔有机聚合物(porous organic polymers,POPs)是近年来涌现出的由纯粹的有机分子砌块,通过共价键连接而成的一类具有高比表面积、丰富的孔结构、低骨架密度和良好热稳定性的新型材料。而N,P配体在均相过渡金属络合物催化的氢甲酰化反应、偶联反应、加氢反应、硅氢加成反应,CO2环加成等反应中具有重要的应用,通过合理的设计和修饰N,P配体的电子效应和立体结构,可有效地调控目标产物的收率和选择性。得益于有机合成策略的多样性,POPs材料也具有合成路径及构建方式多样,可较为方便地在聚合物骨架中定点引入特定功能位点的特点,这为基于N,P配体均相过渡金属催化剂的多相化提供了全新的思路与契机。本文将对国内国外相关课题组及本课题组在基于N,P配体POPs材料的设计合成及其催化应用方面所做的工作进行简要的总结归纳,并对该方向进行相应的工业应用前景展望。     

基于有机多孔聚合物的荧光探针

有机多孔聚合物(porous organic polymers,POPs)是由强共价键将不同几何构型的有机模块链接起来构筑的一类新型多维度骨架材料,具有轻质、比表面积大、稳定性好、结构可预设、功能可调控等优点。近年来,POPs作为多孔材料家族的重要成员,已在催化、气体存储与分离、传感等领域有重要应用价值。国内外研究较多的POPs主要集中在共价有机框架(covalent organic frameworks,COFs)、共轭微孔聚合物(conjugated microporous polymers,CMPs)、自具微孔聚合物(polymer of intrinsic microporosity,PIMs)、超交联聚合物(hyper-crosslinked polymers,HCPs)等领域。POPs由于其堆叠结构、丰富π键、分子水平上共轭单元的刚性、共轭结构的拓展性、以及电子在多个尺度和维度上的离域性等特性,使其往往具有良好的吸光性能。与线性聚合物和小分子单体相比,它们具有更大的协同作用。POPs的多孔性(如高比表面积、大孔体积)既有利于客体分子的进入,又有利于电子的传输。因此,它们具有较高的光敏性,在荧光传感领域有杰出表现。本文着重评述了基于POPs的荧光探针在检测重金属离子、特定阴离子和硝基芳烃爆炸物等方面的研究进展,并且提出了基于有机多孔聚合物的荧光探针探究目前存在的问题及今后面临的机遇和挑战。     

多孔骨架固定分子催化剂催化CO2加氢制备甲酸研究进展

近年来, 大气中CO₂含量急剧增加, 导致了严重的温室效应. 将CO₂作为C1资源转化为燃料或精细化学品引起了越来越多的关注. 开发高效、 稳定、 可回收利用的催化剂成为CO₂资源化利用的关键. 在众多的CO₂加氢催化剂中, 功能性多孔骨架材料固定型分子催化剂展示出优异的性能, 成为研究的热点之一. 功能性骨架材料, 如多孔有机聚合物(POPs)、 共价有机骨架(COFs)和金属有机骨架(MOFs), 具有比表面积大、 热稳定性高和可调性等特点, 在设计合成催化剂方面发挥着重要作用. 本文介绍了POPs/COFs/MOFs多孔骨架材料固定分子催化剂的开发及在催化CO₂合成甲酸领域的最新进展.     

多孔有机聚合物非均相光催化研究进展

多孔有机聚合物(POPs)是一类新型功能高分子材料,具有高比表面积、良好的稳定性及易于功能化等优点,已在气体存储与分离、传感、有机光电和多相催化等领域表现出潜在的应用。本文综述了在可见光激发下,多孔有机聚合物作为非均相光催化剂催化有机转化的研究进展,分析了多孔有机聚合物光催化剂的结构设计理念,总结了光催化有机反应的类型及催化性能,最后对多孔有机聚合物在光催化有机合成中的应用前景进行了展望,希望能够给予从事相关工作的科研工作者一定的思路和启发。     

多孔有机聚合物吸附分离水体系中有机污染物研究和应用进展

有机物对水体的污染严重威胁生态环境安全和人类健康。 如何有效控制和消除水体系中的有机污染物是当前全球性热点问题之一,基于多孔材料的高效吸附是处理水体有机污染的有效方法。 多孔有机聚合物(Porous Organic Polymers,POPs)具有比表面积高、物理化学稳定性好、易修饰等特点,作为新型吸附剂在处理水体系有机污染方面具有广阔的应用前景。 本文综述了近10年来新型多孔有机聚合物对水体系中有机溶剂、农药与杀虫剂、有机染料等污染物的吸附分离研究进展。     

多孔有机聚合物材料的合成与荧光传感应用

多孔有机聚合物荧光材料既具有孔隙度高的特点,也具有突出的荧光性能.当其骨架上存在与特定分析物(如硝基芳香爆炸物、金属离子、阴离子等)的结合位点时,便赋予其荧光传感的功能.按照不同多孔有机聚合物(POPs)材料的类型,即无定型的多孔有机聚合物材料、晶型含配位键的多孔金属有机框架(MOFs)材料、晶型共价有机框架(COFs)材料,综述了近年来多孔有机聚合物荧光材料的研究新进展,特别是它们基于有机功能分子的设计与合成,及其荧光传感应用.继续从分子层面设计新型的荧光COFs材料是未来可循环使用的高效荧光化学传感器的发展方向,值得关注.     

共价有机骨架聚合物(COFs)的应用研究进展

共价有机骨架聚合物(COFs)是一类结晶微孔聚合物,具有优异的孔性质、高的热及化学稳定性和大的比表面积,在气体储存、催化、光电材料等诸多领域中有重要的应用前景,已成为国内外的研究热点。本文主要综述了共价有机骨架聚合物对氢气、甲烷、二氧化碳等气体的吸附与储存,并介绍了共价有机骨架聚合物近几年在非均相催化、光电材料、重金属离子吸附、光催化制氢等方面的应用所取得的重要进展。文章最后总结了当前共价有机骨架聚合物遇到的一些问题,并对该领域未来发展趋势进行了展望。     

共价有机骨架材料设计及其在分离领域的应用

共价有机骨架(COFs)材料是由有机小分子单体通过共价键连接形成的结晶多孔聚合物。与传统的线性聚合物不同的是,COFs可以在二维和三维空间上对其骨架结构进行控制,从而合成具有高度有序的刚性多孔结构,并且能够调节骨架的化学和物理性质。这种由COF形成的纳米级孔道和空间为分子存储、释放和分离提供了理想的环境。因此它在能量储存、分离、催化等领域有着广泛的应用前景。本文综述了近年来COFs材料的研究进展,主要包括材料的合成策略及其在分离领域的应用,并对COFs材料未来的发展方向进行了展望。     

QSAR/QSPR在POPs归趋与风险评价中的应用

持久性有机污染物(POPs)是目前备受国际社会关注的高危害性有机污染物,对它们的环境归趋分析和风险评价需要获得大量可靠的性质数据和毒性数据,而定量结构活性/性质相关(QSAR/QSPR)方法为快速有效地获得这些数据提供了可能性。QSAR/QSPR模型已在预测POPs的生物活性/性质,补充缺失的基础数据及探求POPs的环境过程机制和生态效应机理等方面得到了广泛应用,近年来也在新POPs物质的筛选、归趋模拟以及风险评价等方面有着更进一步的应用或潜在应用前景。本文介绍了QSAR/QSPR在POPs性质和生物活性预测中的基本应用及其在POPs归趋和风险评价中的扩展应用,并对QSAR/QSPR在POPs研究领域的应用前景进行了展望。     

功能性共轭多孔聚合物材料

有机多孔聚合物(organic porous polymers,OPPs)材料是一类由强共价键将不同几何构型的有机分子砌块链接而成的多维度的多孔网络骨架材料,近年来成为多孔材料发展的一个新方向.按其结构的有序程度划分,OPPs包括无定型(如CMPs,HCPs,PIMs,PAFs等)和晶态(如COFs,CTFs)多孔聚合物两大类.因具有质轻、较大的比表面积、优异的多孔特性、稳定性好、结构与功能可预先设计和精确调控等优点,OPPs在气体存储/分离,非均相催化,光电转换,化学/生物传感,能量存储与转换等诸多领域有着广泛的应用前景.基于"自下而上"的构筑策略,以一种或多种具有特定功能的有机共轭分子为构筑单元,通过其分子间的自聚或共聚来实现二维、三维共轭高分子网络的可控构筑,发展了一系列具有优异光电、催化性能的功能性有机骨架材料.本文总结了近年来作者所在课题组报道的以功能性共轭有机分子为反应单元,自下而上构筑共轭多孔聚合物材料的战略和方法,主要探索了其结构特征以及在光电转换和非均相催化领域等的初步应用.     

有机多孔催化研究进展

有机多孔材料POPs (Porous Organic Polymers)成为近年来的研究前沿之一. 有机多孔材料包括非晶型(如CMP, HCP, PIM等)和晶型(比如COFs等)有机多孔材料两类, 它们具有优异的孔性质、较大的比表面积、稳定性好、重量轻以及易于功能化等诸多优点, 被广泛应用于气体存储分离、传感、有机光电和多相催化等重要领域. 这里对有机多孔材料在多相催化领域中的应用做一综述. 目前, 有机多孔催化领域的研究工作主要有三类: 一类是通过“自下而上”策略将金属-配体类催化剂嵌入有机多孔骨架来构建多相催化剂; 另一类是将有机多孔材料作为载体, 通过后修饰方式负载金属纳米颗粒构建多相催化剂; 最后一类是通过“自下而上”策略将不含金属的有机小分子催化剂嵌入材料骨架来构建多孔有机催化剂. 受益于其结构的优越性, 有机多孔材料在多相催化中表现出优异的催化性能. 借鉴于均相催化的发展, 具有催化活性的有机多孔材料在多相催化领域中的应用也将会有更大的发展空间.     

功能金属-有机骨架材料的应用

金属有机骨架（Metal-Organic Framework,MOFs）材料由于其特殊的结构引起了科学家的广泛关注,它作为多孔材料与无机或有机的多孔材料相比具有特殊的优势,是目前新功能材料研究领域的一个热点。本文总结了金属有机骨架多孔材料在分离纯化、催化、微反应器、负离子交换、复合功能材料等方面的应用进展,并对这种新型多功能材料在设计、合成与应用方面的广阔前景作了展望。     

多孔碳材料的研究进展

多孔碳材料具有高的比表面积、可调控的物理化学性质、价廉易得等优点,在能源存储和转换、催化、吸附分离等领域展现出了巨大的应用前景.多孔碳材料的制备方法和前驱体的选择直接决定了其性能及使用范围.聚合物结构丰富,通过碳化不同结构的聚合物制备多孔碳材料是目前多孔碳材料的研究热点之一.本文详细综述了目前多孔碳材料的主要制备方法以及聚合物作为碳前驱体,其结构与多孔碳材料结构与性能之间的构效关系.最后,对多孔碳材料的未来发展方向做了进一步的展望.     

多孔高分子材料对二氧化碳的捕获与转化

在温和的条件下,运用化学技术进行有效的碳捕获和碳转换是减少人为CO_2排放的重要途径。近年来,多孔有机聚合物(Porous organic polymers,POPs)由于其优异的CO_2吸附性能,被视为最具潜力的CO_2捕获材料而引起了广泛的关注。本文介绍了4种POPs的最新研究进展,包括金属有机骨架材料(Metalorganic frameworks,MOFs)、沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIFs)、共轭微孔聚合物(Conjugated microporous polymers,CMPs)、共价有机骨架材料(Covalent organic frameworks,COFs),并对MOFs和CMPs作为催化剂和吸附剂在室温条件下CO_2的捕获与转化过程的相关实验研究工作进行了综述。     

原位配体功能化策略制备共价金属有机骨架促进其析氢反应

新型多孔材料在诸多领域具有广阔的应用前景,其发展引起了研究者较大关注.在过去的十年中,大量的先进多孔材料被设计并应用于不同领域.其中,共价有机骨架(COFs)和金属有机骨架(MOFs)材料由于具有结构多样、孔隙可调以及功能多样等独特性质,得到了广泛研究.为了有效地结合各个组分的优点以获得最优性能,科研工作者投入了大量的...     

多孔有机聚合物在生物医学方面的应用

多孔有机聚合物(Porous Organic Polymers,POPs)是近些年来发展迅速的新兴材料,是高分子学科领域中最受关注的研究热点之一。基于其化学合成的多样性和可设计性,不同的功能单元可以通过预先的结构设计或是功能化后修饰等策略,使其具备在多个领域应用的功能和性质。由于其展现的较大应用潜力和发展前景,POPs材料也开始吸引了越来越多的研究兴趣将其应用于生物医用领域。本文重点展示了POPs基材料在药物输送、光疗、酶固定、病理诊断和免疫分析、生物传感和成像等生物医用方面的最新成果,同时也对其今后的挑战和发展进行了讨论和评述。     

气凝胶材料的研究进展及其在航空航天领域的应用

气凝胶材料是由聚合物分子链或纳米粒子组成的一种三维纳米骨架结构的多孔材料,它具有低密度、高孔体积、高孔隙率和大比表面积等结构特点,表现出优异的光、热、声、电和力学等特性.气凝胶这种轻质材料能够很好地代替金属材料,在隔热保温、电磁屏蔽、能量储存和基体骨架等航空航天领域具有广泛的应用前景.本文介绍了气凝胶最新研究进展及其在...