華中科技大學譚必恩教授Macromol. Rapid Commun. ：可溶超支化多孔有機聚合物

【引言】

多孔有機聚合物（POPs）作為多孔材料的重要分支，在吸附、分離、催化、有機光電等領域顯示出廣闊的應用前景。然而，多數POPs材料在合成之初均以粉體形式存在，難以加工成型，對其實際應用帶來了極大的限制。因此，發展可溶POPs，成為多孔材料實際應用進程中的一大熱點。目前，可溶POPs的種類和數量十分有限，已有的自具微孔聚合物（PIMs）、可溶共軛微孔聚合物（SCMPs）、可溶共軛聚合物納米粒子（SCPNs）等材料存在成本高昂、路線復雜等弊端，降低了實際應用的可行性，發展低成本、易于加工的合成路線十分必要。

【成果簡介】

近日，華中科技大學譚必恩教授（通訊作者）研究團隊在學術期刊Macromol. Rapid Commun.?上發表了題為?“Soluble Hyperbranched Porous Organic Polymers”的文章，將超支化聚合物（HBPs）與多孔有機聚合物的概念相結合，提出了制備可溶POPs的新策略。他們以AB2型剛性有機單體作為構筑單元，通過簡單高效的Frediel-Crafts反應一步聚合得到了可溶超支化多孔有機聚合物。該類材料兼具HBPs的有機溶解性及POPs的孔性質，比表面積最高達到646 m²?g^-1，在溶解成膜之后仍能保持高度的多孔性，在氣體儲存和分離、光電、藥物釋放等領域具有顯著的應用優勢。

【圖文導讀】

Poly(CDM)-x 和?Poly(DCDM)-x的合成路線。單體：(a）二苯氯甲烷；(?b）二氯二苯甲烷

圖1 ?(a)?丁達爾效應檢測St-co-MAA乳液、poly(CDM)-215 /THF溶液及poly(DCDM)/THF溶液；(d)?poly(DCDM)-335膜?；(b, e）poly(DCDM)-335膜的SEM圖；(c, f）日光燈下和紫外燈照射下（內部）的poly(CDM)-215/PS 膜和poly(DCDM)-335/PS 膜

圖2 ?a）Poly(CDM)-x（實心）和poly-(DCDM)-x（空心）的重均分子量（M_w,LS，紅）和分子量分布指數（PDI_LS，藍）；b, e) poly(CDM)-155 和poly-(DCDM)-155的SEM圖；c, f) poly(CDM)-155和poly(DCDM)-155的TEM圖；d, g)poly(CDM)-155和poly(DCDM)-155的HRTEM圖

圖3 ?(a）poly(DCDM)-395 (藍)和poly(DCDM)-395-CHCl₃-Anti (紅) 在77.3 K下的氮氣吸附-解吸附曲線；(b）poly(DCDM)-395 (藍)和poly(DCDM)-395-CHCl₃-Anti （紅）在77.3 K下的孔徑分布曲線；(c）poly(DCDM)-395-CHCl₃?在273 K下的CO₂吸附曲線。內部：采用非本征密度模型計算得到的孔徑分布曲線；(d）poly(DCDM)-395（藍）, poly(DCDM)-395-CHCl₃（黑）和?poly(DCDM)-395-CHCl₃-Anti（紅）在273 K下的CO₂吸附-解吸附曲線。

圖4 Poly(CDM)-x（a）和poly(DCDM)-x（b）的熒光發射光譜。內部為紫外燈照射下poly(CDM)-x的氯仿溶液和poly(DCDM)-x的氯仿溶液；(c）CCK-8法細胞活力檢測，待測工作液濃度為0-100 μg/mL；(d）poly(DCDM)-335的藥物釋放曲線。紅線為擬合曲線。

【小結】

本文成功地設計和制備了一系列分子量可預測的可溶超支化多孔有機聚合物。超支化聚合物的結構使其能在溶解后很大程度上POPs的比表面積。在不考慮加工條件的情況下，可溶超支化多孔有機聚合物的比表面積較大，有望用于氣體吸附與分離。同時，它還具有高載藥率及熒光性能，促進了后續聚合物多孔膜方面的研究。

華中科技大學化學與化工學院為第一完成單位，第一作者為2015級博士生楊玉皖，譚必恩教授為論文通訊作者；論文作者還包括華中科技大學生命科學與技術學院2015級碩士生馮凌云；化學與化工學院2014級碩士生劉云飛、本科生任俊；化學與化工學院副教授金尚彬；生命科學與技術學院教授蘇莉；澳大利亞CSIRO的Colin Wood博士。

文獻鏈接： Soluble Hyperbranched Porous Organic Polymers?（?Macromol. Rapid Commun.?2018，DOI: 10.1002/marc.201800441??）

本文由材料人編輯部kv1004供稿，材料牛整理編輯。? 感謝譚必恩教授對本文的指導修改。

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