Language
Country/Area
No result found
从构建单位到3D网络：CMPs的合成过程有何神奇之处？
导读：共轭微孔聚合物（CMPs）是一种新兴的多孔材料，具有出色的电导率和机械稳定性，并且其合成过程引发了科学界的广泛关注。本文将探讨CMPs的合成过程及其潜在应用，揭示这一前沿技术的魅力。
什么是共轭微孔聚合物（CMPs）？
共轭微孔聚合物（CMPs）是一种与沸石、金属有机框架和共价有机框架等结构相关的多孔材料，但其特点是无定形，而非结晶。 CMPs是一类共轭聚合物，拥有导电性、机械刚性和不溶性的特性。这些聚合物的建构是通过以π-共轭的方式将多个基元链接在一起，形成三维网络。这种共轭性使CMPs表现出优异的导电性和储存性能。
CMPs的设计与合成
建立CMPs的单位必须拥有芳香系统，并拥有至少两个反应性基团。为了生成CMPs的多孔结构，必须透过不同几何形状的基元进行交叉偶联，从而形成三维聚合物骨架。相似几何基元的自我缩合反应则能促成同分异构物的形成。 CMPs的基元几何形状取决于其点群，分别包括C2、C3、C4与C6。
铃木偶联（Suzuki Coupling)
自1979年以来，铃木偶联已成为有效的芳香芳香键结形成的方法。
铃木偶联适合于大规模合成CMPs，因其反应条件温和，且有商业化的有机硼试剂可供使用。反应中，铃木偶联需要在一些基础的催化剂的作用下，进行有机卤化物与有机硼试剂的交叉偶联。然而，铃木偶联的缺点是其对氧敏感，常常产生副产品，并且需要进行去气处理。
索诺加希拉偶联（Sonogashira Coupling）
索诺加希拉偶联将芳香卤化物与炔基基团进行交叉偶联，通常使用锂铜共催化剂以及适当的基础。这种方法具有技术简单和功能兼容性优势，且能通过调整单元的旋转角度，实现CMPs的三维形成。
山本偶联（Yamamoto Coupling）
山本偶联能够形成芳香卤化化合物的碳-碳键，使用的催化剂通常是二(环辛二烯)镍(0)。这种方法的优势在于仅需一个单一的卤素功能化单体，并且反应流程简简单便捷。尽管目前的研究主要集中在控制孔隙度和比表面积上，但山本偶联方法的弹性有限。
施夫基反应（Schiff Base Reaction）
施夫基反应作为一种不需要金属催化剂的方法，正逐渐受到关注。
施夫基反应中，胺基单体和含醛的单体反应生成CMPs的重复单元。这种方法因为使用工业规模便宜的多醛功能基单体而受到重视，并且产氮的特性对许多应用具潜在益处。
氰基环三聚反应（Cyano Cyclotrimerization）
氰基环三聚反应在高温下进行，通常在熔融氯化锌条件下进行。此过程中形成的C3N3环可进一步连结成三角平面，以此为辅助建构单元。该方法能够链接四面体单体的特性，进而引起CMPs的合成。
CMPs的性质
CMPs的几个物理性质均可归因于其延伸的共轭性或微孔性。
电气特性
像导电金属一样，共轭聚合物展示出电子能带现象。共轭系统中的电子分布可能构成导电性，并且许多情况下可以吸收可见光，这为有机电子学和有机光子学的应用铺平了道路。
物理特性
CMPs在表面积和孔径方面展现出了很高的可调性。通过设计长刚性部分的单体，可以有效增加表面积。然而，CMPs的固有不溶性是广泛应用的一大障碍。
CMPs的应用
自其发现以来，CMPs已被调查多种应用，其表面积在许多情况下可超过1000 m2/g。 CMP的多孔性使其被评估为吸附剂，并在光电、超电容器、催化等领域展现了巨大的潜力。这些材料的多功能性使其能够衍生出多样的功能，并被广泛应用于各种技术中。
随着科技的进步，CMPs的合成将持续发展，并可能在未来带来怎样的突破？
