《ACS Nano》：纳米多孔聚合物及相应碳材料组装新策略学术资讯

来源：高分子科学前沿

一、研究背景

纳米多孔聚合物及相应碳质材料由于其潜在的应用价值，如用于催化、气体吸附、药物输送，能源转换及储存等，在物理、材料和化学等领域的研究兴趣日益增加。多孔聚合物的主要优点是其具有潜在的官能团修饰可能性，可以整合到有机聚合物结构中。此外，聚合物热解碳也可应用于传感器、超级电容器和离子电池等能源相关领域。尤其是具有中空和独特形态的多孔聚合物，碳材料，由于其有序的多孔网络和开放的框架结构，通常表现出更优异的性能。

到目前为止，一种简单而通用的方法制备具有高表面积、稳定良好的形貌和有序的孔容纳米高分子材料仍然是一个重大的挑战。已经报道的制备纳米多孔聚合物方法虽各有不同，但主要使用模板法，其中硬模板法通常需要额外的模板后续处理，而软模版法需要冗余复杂的前驱体合成步骤。虽然一些无模板的方法也有报道，但是通常需要激烈的合成条件和多种单体的精心搭配。这无疑表明，新的组装策略迫切需要引入来制备形貌可控的纳米多孔聚合物及碳材料。

二、研究成果

近日，韩国釜山大学Il Kim 教授团队的在读博士生宋文良通过巧妙的设计，首次利用路易斯酸碱组装策略，采用付克交联化反应，无模板制备了纳米多孔聚合物纳米管(HNTs)，中空聚合物纳米球(HHNPs) 和聚合物纳米片(HNSs)，以及相应的多孔碳材料。该工作以标题“Guided Assembly of Well-Defined Hierarchical Nanoporous Polymers by Lewis Acid-Base Interactions”发表于国际纳米权威期刊 ACS Nano上，其中宋文良，张宇，Anuraj博士研究生分列第一、第二、第三作者，Il Kim 教授为唯一通讯作者。

本文亮点：

1，利用付克交联聚合反应，可以一步制备得到多孔聚合物纳米管(HNTs)，中空聚合物纳米球(HHNPs) 和聚合物纳米片(HNSs)，不需要冗余的前驱体设计及复杂的反应条件。

图1，纳米多孔聚合物制备示意图。

2.制备的纳米聚合物具备良好的化学稳定性，可以通过简单的磺化，转变为相应的酸催化剂，在生物质的转化中表现出良好的催化活性。

3.纳米多孔聚合物同时具备良好的热稳定性，具备较高的产碳率，且可以转变为相应的碳纳米管，碳纳米空心球，和碳纳米片。为其在电容器，离子电池及传感器领域的潜在应用奠定了基础。

图2. 纳米多孔聚合物纳米管(HNTs)，中空聚合物纳米球(HHNPs) 和聚合物纳米片(HNSs)的电镜表征。

图3. 碳纳米管(PNTs)，碳纳米空心球(PHNPs) 和碳纳米片(PNSs)的电镜表征。

三、研究小结

在这项研究中，我们提出了一种多才多艺的，路易斯酸碱相互作用介导的自组装策略，使其可简便易行地制备稳定聚合物纳米管、中空聚合物纳米球、聚合物纳米片，以及相应地形态可控的酸性催化剂和碳纳米材料。这项工作不仅为具有明确形状和期望功能的人工纳米多孔聚合物的可行性设计提供了机理视角，还演示了纳米多孔聚合物和相应的碳质材料如何扩展到各种潜在应用如催化、药物输送、吸附、分离、和能量储存/转换等。进一步的研究仍在进行中，以探索具有优越形状的聚合物和碳/金属混合纳米材料的未来用途。

全文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b05727

来源：Polymer-science 高分子科学前沿

原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5NjM5NzA5OA==&mid=2651722897&idx=4&sn=015c246666f0593a8b1dae3ea33b846b&chksm=8b4a06d4bc3d8fc2218b8dde7985489b9650d9099c60ca780fba0984a9908c7bf05b9179e568&scene=27#wechat_redirect

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