Science子刊：华中大谭必恩团队通过溶剂编织制备出层状微孔聚合物材料

二维有机纳米材料领域的研究是当前材料界的热点问题，其制备通常包括“bottom-up”和“up-down”两种策略。较“bottom-up”策略，“up-down”方法无需昂贵的金属模板和苛刻的反应条件，通过对层状聚合物前体进行简单的剥离可以有效制备二维有机纳米材料，具有低成本和规模化等优势而备受科研人员关注。目前层状聚合物前体面临种类稀少，合成成本高和水热稳定性差等问题，限制了二维有机纳米材料的发展与应用。

华中科技大学谭必恩教授团队利用低成本的Freidel-Craft反应采用相对密闭环境、降低反应温度和优化反应中间体等措施实现芳香族化合物小分子的有序编织而形成层状聚合物材料。所得的层状聚合物材料通过超声溶剂剥离法可以进一步得到二维有机纳米材料。该研究成果进一步丰富了层状聚合物的种类，更重要的是实现了层状聚合物的低成本化合稳定性提高。

▲ Fig 1.（A）合成路径（B）分子结构和网络模块构建（C）芳香聚合物层状结构模型

▲ Fig 2. SHCP-3的HRTEM图（A和B），SHCP-3（C）和SHCP-6（D）有机纳米片的AFM图。

同时，溶剂编织法所得到的材料也显示出极高的比表面积、室温气体捕获量和能源气体存储量，其中材料SHCP-3b比表面积高达3002 m²g^-1，在273 K/1 bar条件下可以封存4.82 mmol g-1的CO₂，在77 K/1 bar能够存储12.40 mmol g^-1的H₂，其孔结构和比表面积受溶剂碳链长度、催化剂用量和单体尺寸等因素调控。

▲ Fig3.SHCPs材料的氮气吸附曲线、孔径分布图和气体吸附曲线。

此外，该方法具有合成条件简单反应试剂廉价等优势便于材料的大规模生产与实际应用。

该课题组工作得到了国家重点研发国际科技合作专项（ISTCP）、国家自然科学基金（NSFC）以及华中科技大学自主创新基金-交叉学科重点项目的支持。

参考文献：Shaolei Wang, Chengxin Zhang, Yu Shu, et al. LayeredMicroporous Polymers by Solvent Knitting Method. DOI: 10.1126/sciadv. 1602610

文章链接：

http://advances.sciencemag.org/content/3/3/e1602610

来源：高分子科学前沿

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