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通过光诱导的点击反应快速有效地合成微孔聚合物纳米膜

共轭微孔聚合物(CMP)是低密度和高固有孔隙率的材料。这是由于使用仅由轻质元素组成的刚性构建块。这些材料通常在高达400°C的温度下保持稳定,并且具有化学惰性,因为这些网络通过强共价键高度交联,因此非常适合在恶劣环境中进行苛刻的应用。然而,高稳定性和化学惰性在CMP材料的加工及其在功能器件中的集成中造成问题。特别是这些材料用于膜分离的应用受到限制,因为它们在作为块状材料合成时具有不溶性。为了充分利用CMP的有益特性用于膜应用,它们在表面上的合成和功能化变得越来越重要。在这方面,我们最近通过Cu催化的叠氮化物 - 炔烃环加成(CuAAC)引入了固体液体界面逐层(LbL)合成CMP-纳米膜。然而,该过程具有非常长的反应时间和有限的可扩展性。在此,我们通过光诱导的硫醇 - 炔点击反应合成表面生长的CMP薄膜和纳米膜。使用该反应,我们可以极大地增强CMP纳米膜合成并进一步拓宽LbL方法的可变性。这个过程具有很长的反应时间和有限的可扩展性。在此,我们通过光诱导的硫醇 - 炔点击反应合成表面生长的CMP薄膜和纳米膜。使用该反应,我们可以极大地增强CMP纳米膜合成并进一步拓宽LbL方法的可变性。这个过程具有很长的反应时间和有限的可扩展性。在此,我们通过光诱导的硫醇 - 炔点击反应合成表面生长的CMP薄膜和纳米膜。使用该反应,我们可以极大地增强CMP纳米膜合成并进一步拓宽LbL方法的可变性。

关键词: 点击化学; 共轭微孔聚合物(CMP); 微孔材料; 纳米膜; 薄膜; 硫醇 - 偶联反应(TYC)


微孔有机和无机材料的合成,如沸石[1],介孔二氧化硅[2]以及金属有机骨架(MOF)[3,4]和共价有机骨架(COF)[5-7]引起了广泛关注因为它们在催化,气体储存和分离以及有机电子学方面具有很高的潜力[8]在微孔材料中,共轭微孔聚合物(CMP)[9,10]或多孔芳香骨架(PAF)[11]在许多应用中具有良好的性能,因为它们具有高的化学稳定性和热稳定性,与无机材料相当,随着有机化合物的变化。

然而,它们的不溶性迄今为止极大地限制了它们的加工和功能装置的整合,因为CMP和PAF通常被合成为高度交联的互连和不溶性粉末[12]可溶性且因此可加工的CMP材料的仅有少数例子是已知的,所有这些都限于线性CMP [13,14]

为了克服低加工性的问题,最近江和我们小组分别使用电激活方法[15]和铜催化的叠氮化物 - 炔烃环加成(CuAAC)方法引入了界面合成[16]这些程序仍限于导电基质或与长反应时间相关。

在这项工作中,我们提出了LbL合成CMP薄膜和纳米膜的新策略,使用光诱导和无催化剂的硫醇 - 炔偶联(TYC)反应。

作为点击化学概念的代表,TYC受到了极大的关注[17]在TYC反应中,通常光引发剂产生硫基[18-20],其与附近的炔部分反应形成共价的硫 - 碳键和乙烯基。另外的硫醇部分可以经历氢转移到乙烯基,导致硫基和乙烯基硫化物。然后乙烯基硫化物可以进行硫醇 - 烯偶合(TEC)反应,产生双硫化物物质。TYC已被用于表面改性[21,22],生物功能化[23,24]和通过直接激光写入(DLW)制造3D结构[25]


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