新型聚合物多孔材料的制备研究进展

介绍了超浓乳液的形成及其特点,综述了超浓乳液作模板制备聚合物多孔材料的方法、机理和化学改性等方面的研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

多孔有机聚合物在传感领域中的研究进展

多孔有机聚合物(POPs)是由轻质元素(C、H、O、N、B等)通过较强的共价键相互连接而形成的一类二维或三维多孔网状结构的多孔材料。其由于具有较大的比表面积,丰富的孔隙结构,极高的孔隙率,物理化学稳定性,以及易于功能化等特性,近年来人们在传感器应用领域中进行了较为深入的研发。总结了近年来各种POPs在气体传感、金属离子传感、爆炸物传感、药物传感、生物传感等领域的研究进展,并探讨了未来的技术发展方向与前途。     

纳米金属有机框架材料的储氢性能研究

采用溶剂热法制备了纳米金属有机框架材料,通过粉末x射线衍射(PXRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)和压力-组成-温度测试仪(PCI)等分析和表征手段,获得了该材料结构、形貌、热稳定性和吸附性能等信息.该材料对不同吸附质(如水0.19 g/g和苯0.41 g/g),表现出不同的吸附能力,并具有双亲功能.在77 K,1.5 MPa条件,其储氢量为3.2%(质量分数,下同),包含微孔内填充的高压氢气时为3.4%,包含中孔、微孔内填充的高压氢气时为3.9%.     

刚性棒状金属有机聚合物

综述了在主链上含有过渡金属和刚性共轭有机桥的聚合物,即所谓的刚性棒状金属有机聚合物的种类、制备、性质及应用。     

金属有机框架材料的结构设计及其抗菌应用研究进展

金属有机框架材料(MOFs)是由金属节点和有机配体组成的多孔晶体,在气体储存、催化降解、传感检测和医药抗菌等诸多领域受到广泛关注。在医药抗菌领域,MOFs不仅可作为良好的药物缓释载体,还兼具生物可降解性、抑制细菌活性等特性,因而成为新一代抗菌材料的研究热点。综述了MOFs的结构设计和特点,从MOFs作为抗菌剂和MOFs作为载体负载抗菌剂进行高效抗菌两个方面详细介绍了其在抗菌领域的应用。     

卟啉基多孔材料研究进展

多孔材料因其潜在的气体存储、吸附、分离和催化等性质,一直以来是化学家、材料学家的研究热点方向之一。选择合适的有机前驱体是设计合成多孔材料的关键。本文对卟啉基多孔材料进行了简单的阐述,主要分金属有机框架、共价有机框架和多孔有机框架三个方向。在此基础上对该方向的前景进行了展望。     

配位诱导组装纳米结构材料

文章主要从配位诱导组装无机纳米粒子、配位诱导组装聚合物纳米粒子和配位诱导组装金属有机凝胶三个方面阐述纳米配位聚合物在离子交换、气体吸附和传感器等方面的应用,并对配位诱导组装纳米结构材料的发展前景进行了展望。     

有机多孔泡沫材料应用的研究进展

综述了芳香族热固性共聚酯多孔材料的特点与性能,并针对其在航空航天材料、车体结构材料、吸波材料等领域的应用与有机泡沫多孔材料进行了相似的分析与比较。通过对比得出芳香族热固性树脂多孔泡沫是一类高性能树脂泡沫材料,具有优异的耐热性,很高的刚性与强度,且制备成本低廉,因此具有更广阔的应用前景。     

聚合物共混炭化法制备多孔炭材料的研究进展

聚合物共混炭化法有望成为一种能够对炭材料孔径进行精细控制的方法。该方法利用两种热稳定性不同、可形成相分离结构的聚合物共混炭化，热稳定性高的聚合物经过高温炭化成为炭基体，热稳定性差的聚合物则在热处理过程中分解气化，并在炭化产物中留下孔隙结构。综述了聚合物共混炭化法制备多孔炭材料的原理、方法、研究现状及最新进展，并指出共混聚合物分相相畴的控制和炭化过程中孔结构的控制是该法所存在的主要问题。     

具有手性分离功能的MOCPs的构建

就手性在药物分离中的重要性及手性分离剂的分离机制进行了概述.以此为基础,对一类在手性分离领域有巨大发展潜力的功能材料--金属有机络合聚合物(MOCPs)在分子设计和合成方面的研究现状进行了综述.MOCPs优异的理化性能、孔结构特性和手性分离功能可通过其构建分子的选择和修饰进行设计,其手性结构可通过手性配体与非手性配体进行构建.MOCPs有望在手性分离,特别是在手性药物分离领域形成新的研究和应用的热点.     

多孔金属-有机络合聚合物结构特征与其吸附行为关系

综述了近来出现的一类有前途的多孔材料--金属-有机络合聚合物(MOCPs)吸附功能的设计策略与合成途径.通过配体结构的选择或修饰可赋予MOCPs特定吸附性的孔环境;或采用适当的设计和合成策略使过渡金属离子和有机配体形成的骨架结构对特定吸附质分子具有特定的选择性.为新型的多孔吸附剂的设计与制备提供了一种新思路.     

金属有机骨架材料在气体吸附与分离中的应用研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)因具有超高比表面积、较大的孔隙率、多样化且可调的孔道结构及相对温和的制备条件等优势,目前已成为化学和材料等学科的研究热点之一。概述了MOFs材料的制备方法及其用于气体(含碳、含氮及含硫)吸附与分离方面的研究进展,并对其在该方面今后的发展趋势和应用前景进行了展望。     

Sequential Separation of Linear,Mono-, and Di-Branched Hexane Isomers on a Robust Coordination Polymer with Nonbonding Flexibility

Efficient separation of hexane isomers is a crucial process for upgrading gasoline. Herein, the sequential separation of linear, mono-, and di-branched hexane isomers by a robust stacked 1D coordination polymer termed as Mn-dhbq ([Mn(dhbq)(H₂O)₂], H₂dhbq = 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone) is reported. The interchain space of the activated polymer is of optimal aperture size (5.58 Å) that could exclude 2,3-dimethylbutane, while the chain structure can discriminate n-hexane with high capacity (1.53 mmol g⁻¹ at 393 K, 6.67 kPa) by high-density open metal sites (5.18 mmol g⁻¹). With the temperature- and adsorbate-dependent swelling of interchain spaces, the affinity between 3-methylpentane and Mn-dhbq can be deliberately controlled from sorption to exclusion, and thus a complete separation of ternary mixture can be achieved. Column breakthrough experiments confirm the excellent separation performance of Mn-dhbq. The ultrahigh stability and easy scalability further highlight the application prospect of Mn-dhbq for separation of hexane isomers.     

金属-有机框架(MOFs)衍生材料及其在储能器件和电催化领域的应用

金属-有机框架(MOFs)是一类由金属离子/团簇和有机配体通过配位形成的具有多孔结构的无机-有机杂化材料。MOFs具有比表面积高、孔径均一、结构可调等优点,受到了人们的广泛关注。然而,MOFs的导电性和稳定性较差,制约了其应用的进一步拓展。以MOFs作为前驱体,通过水热反应或煅烧得到组成、形貌、结构可调的MOFs衍生材料,既能够保持MOFs材料结构多样性和多孔性的特点,又能有效提高其导电性和稳定性,近年来已成为该领域的研究热点。然而,MOFs衍生材料单一的组成和结构,使其能够提供的性能(如电容性能、催化性能)有限,极大地限制了其相关应用的发展。因此,近几年除了研究制备各种不同MOFs衍生材料外,研究者们主要从MOFs衍生材料的组成和结构方面出发,制备出多样化且在各方面应用中(如储能器件、催化)表现出优异性能的材料。MOFs衍生材料作为性能优异的应用型材料,其研究较为成熟的组成和结构分别主要包括多孔碳、金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、金属氢氧化物以及纤维状结构、中空结构、核壳结构等。MOFs衍生材料不仅具有高的比表面积、均一的孔径分布,通常还结合了衍生多孔碳的高导电性及其他衍生材料(金属化合物或掺杂的金属原子及杂原子,如N、P、S等)的优异性能(如电容性能、催化性能),从而发挥出更加优异的性能。其中,MOFs衍生金属化合物材料具备多孔结构,能够提供优异的容量性能及催化性能等,且其性能通常优于通过其他方法制备得到的同种材料。从结构方面出发,近几年,研究者们通过调控前驱体结构亦或是反应条件,制备得到多种不同结构的MOFs衍生材料。一方面,部分制备得到的结构(如核壳结构、中空结构)可以缓解MOFs衍生材料在使用过程中所受到的冲击,从而表现出优异的循环性能。另一方面,通过调控MOFs衍生材料的结构,使其活性位点得到充分的暴露,从而使其性能得到最大化的发挥。本文综述了MOFs衍生材料的研究进展,包括组成特点、结构调控,及其在储能器件、催化领域的应用,最后阐述了MOFs衍生材料研究领域当前面临的挑战以及未来的发展前景。     

Sequential Sol-Gel Self-Assembly and Nonclassical Gel-Crystal Transformation of the Metal-Organic Framework Gel

Metal-organic framework (MOF) gel, an emerging subtype of MOF structure, is unique in formation and function; however, its evolutionary process remains elusive. Here, the evolution of a model gel-based MOF, UiO-66(Zr) gel, is explored by demonstrating its sequential sol-gel self-assembly and nonclassical gel-crystal transformation. The control of the sol-gel process enables the observation and characterization of structures in each assembly stage (phase-separation, polycondensation, and hindered-crystallization) and facilitates the preparation of hierarchical materials with giant mesopores. The gelation mechanism is tentatively attributed to the formation of zirconium oligomers. By further utilizing the pre-synthesized gel, the nonclassical gel-crystal transformation is achieved by the modulation in an unconventional manner, which sheds light on crystal intermediates and distinct crystallization motions (“growth and splitting” and “aggregation and fusion”). The overall sol-gel and gel-crystal evolutions of UiO-66(Zr) enrich self-assembly and crystallization domains, inspire the design of functional structures, and demand more in-depth research on the intermediates in the future.     

分子印迹聚合物在分离领域的应用

分子印迹技术是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的一种应用广泛的新型技术.阐述了分子印迹方法的基本原理,介绍了分子印迹聚合物在分离领域的应用.综述了该技术的研究现状,并展望了其发展趋势.     

Multistimuli Response Micro‐ and Nanolayers of a Coordination Polymer Based on Cu2I2 Chains Linked by 2‐Aminopyrazine

A nonporous laminar coordination polymer of formula [Cu₂I₂(2‐aminopyrazine)]_n is prepared by direct reaction between CuI and 2‐aminopyrazine, two industrially available building blocks. The fine tuning of the reaction conditions allows obtaining [Cu₂I₂(2‐aminopyrazine)]_n in micrometric and nanometric sizes with same structure and composition. Interestingly, both materials show similar reversible thermo‐ and pressure‐luminescent response as well as reversible electrical response to volatile organic solvents such as acetic acid. X‐ray diffraction studies under different conditions, temperatures and pressures, in combination with theoretical calculations allow rationalizing the physical properties of this compound and its changes under physical stimuli. Thus, the emission dramatically increases when lowering the temperature, while an enhancement of the pressure produces a decrease in the emission intensity. These observations emerge as a direct consequence of the high structural flexibility of the Cu₂I₂ chains which undergo a contraction in Cu? Cu distances as far as temperature decreases or pressure increases. However, the strong structural changes observed under high pressure lead to an unexpected effect that produces a less effective Cu? Cu orbital overlapping that justifies the decrease in the intensity emission. This work shows the high potential of materials based on Cu₂I₂ chains for new applications.     

热致重排聚合物的制备及其气体分离应用研究

近年来,以酰亚胺环邻位官能化的聚酰亚胺或聚酰胺为前驱体,经一定热处理发生结构重排,可得到另一种刚性结构聚合物——热致重排聚合物。热致重排聚合物作为一种新型的刚性微孔聚合物材料,具有较高的自由体积和比表面积,表现出非常优异的气体渗透性和分离性,因此在气体分离等领域受到了广泛关注。前驱体聚合物的化学结构、制备方法、物理性状和热处理条件(氛围、时间、温度)等都将影响热致重排反应及最终热致重排聚合物的各项性能。因此,本文介绍了热致重排聚合物的重排反应机理、研究进展及改性研究情况,并对热致重排聚合物今后的发展趋势进行了展望。