【材料】Nat. Chem.：中大郑治坤课题组在均孔晶态聚合物方面取得新进展

导读

聚合物多孔材料广泛用于环境、能源，医药和化工等领域，但受材料自身结构和加工方法的限制，聚合物多孔材料的孔道和孔壁结构不可控、分布宽，导致性能欠佳而限制应用。若突破孔道和孔壁结构均一化的瓶颈，可拓宽聚合物多孔材料的应用范围，推动高附加值领域如高纯物质生产，蛋白质和多肽分级，病毒绝对脱除，精细化工中间体精准分离，药物控释，和微流控等领域的跨越式进步及国民经济的可持续、绿色发展，具有重要的战略意义。

图1. 结构导向剂（两亲性氨基酸衍生物）辅助聚合和结晶制备均孔聚合物单晶示意图。

近年来，郑治坤教授课题组围绕均孔晶态聚合物的可控制备、结构和性能调控及应用，开展了系统研究工作。从分子/原子尺度上的结构设计和常用单体（分子）出发，通过结构导向剂辅助界面聚合和结晶过程，建立了水面上宏量可控制备均孔晶态聚合物膜的普适性新方法（Nat. Chem., 2019, 11, 994-1000），实现了对其聚集态结构和微观结构的精准调控，揭示了其聚合机理（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6028 –6036），探索了其功能应用，揭示了其结构与性能调控机制（J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 3927；J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 7, 3233; CCS Chem. 2022, 4, 3751）。

为了拓展合成方法的普适性，课题组将制备过程从水面扩展至水中，在结构导向剂如两亲性氨基酸衍生物的辅助下，建立了水中宏量可控制备均孔聚合物单晶的普适性策略，跟踪了聚合和结晶过程，发现了新的聚合物结晶路径，提出了晶体生长模型，提供了聚合物结晶调控新思路（图1）。并通过将单晶分散到溶液如水中，实现了其加工如成膜。

相关研究成果近期发表在Nat. Chem.上，题目为：“Growth of single-crystal imine-linked covalent organic frameworks using amphiphilic amino-acid derivatives in water”，中山大学在读博士研究生周志鹏和北京大学张蕾博士（现为南方科技大学冷冻电镜中心电镜工程师）为论文的共同第一作者，中山大学刘卫教授、北京大学孙俊良教授和中山大学郑治坤教授为通讯作者。

上述研究得到了国家自然科学基金和广东省自然科学基金等经费的支持。同时得到了中山大学仪器分析与测试中心和英国Diamond同步辐射光源的支持。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-023-01181-6

来源：中山大学