利用超分子模板法构建功能手性酚醛树脂纳米材料

Mesoporous polymers possess huge specific area and pore volume. They have special organic bones, which can be functionalized by previous molecular design or later chemical decoration, may find potential applications in the fields of catalysis, electronics, magnetics, biosensors, selective films, optical devices and chromatography supports. The aim of this project is to investigate chiral mesoporous polymers. Helical mesoporous phenolic resin nanofibers and nanotubes will be synthesized through a sol-gel transcription approach, using the supramolecular self-assemblies of chiral amphiphiles as the templates and resole resin as the precursor. The morphology and pore architecture of the helical phenolic resins will be controlled by tuning the structures of self-assemblies and the preparation conditions. The formation mechanism and chirality transfer process of this new chiral organic polymer will be studied systematicly, in order to disclose the source of the optical activity and provide theoretical basis for the applications in the fields of chiral catalysis and separation. Meanwhile, the chiral mesoporous phenolic resins will be used as the stationary phase in chromatographic column to separate chiral compounds directly. The interaction between this organic polymer stationary phase and the chiral compounds will be investigated in detail，and the separation conditions will be studied to develope a new chromatography separation technology.

介孔高分子材料有着很大的表面积和孔体积，还有独特的有机骨架结构，很容易通过前期分子设计或后期化学修饰赋予材料期望的功能性，在催化、电、磁、传感器、生物反应器、选择薄膜、光学器件和色谱载体等领域中有着巨大的应用前景。本项目的主要目的是研究手性介孔高分子材料。申请人预备采取溶胶-凝胶方法，以手性两亲小分子化合物的超分子自组装体为模板，A阶酚醛树脂为前驱体，合成螺旋介孔酚醛树脂纳米纤维和纳米管，通过调节自组装体结构和合成条件控制产物的形貌及孔结构。系统研究这种新型手性有机高分子材料的的形成机理及手性传递过程，揭示材料光学活性的来源，为其在手性催化及分离领域的应用提供理论基础。同时，本项目首次探索直接利用手性介孔酚醛树脂作为色谱柱固定相来拆分手性化合物，并深入研究这种手性高分子固定相与手性化合物之间的相互作用，摸索拆分条件，以期发展出一项全新的色谱分离技术。

介孔高分子材料有着很大的表面积和孔体积，还有独特的有机骨架结构，很容易通过前期分子设计或后期化学修饰赋予材料期望的功能性，在催化、电、磁、传感器、生物反应器、选择薄膜、光学器件和色谱载体等领域中有着巨大的应用前景。本项目的研究目标是设计合成手性介孔高分子材料。申请人主要采取溶胶-凝胶方法，以手性两亲小分子化合物的超分子自组装体为模板，合成螺旋介孔酚醛树脂纳米结构，系统研究这种新型手性有机高分子材料的形成机理及手性传递过程，揭示材料光学活性的来源，并探索其应用。本项目主要研究内容如下：（i）合成一系列手性氨基酸的二肽、三肽、四肽衍生物，利用电镜、圆二色谱、红外、核磁、X-射线衍射等技术研究这些化合物的自组装体形貌及手性传递与放大过程；（ii） 以手性氨基酸衍生物的超分子自组装体为软模板，A阶酚醛树脂为前驱体，合成螺旋介孔酚醛树脂纳米纤维和纳米管，通过调节自组装体结构和合成条件，对产物的结构及手性进行控制，并利用电镜、X-衍射、圆二色谱等技术，研究材料形成过程中的自组装机理。此外，利用硬模板方法，设计合成其他纳米结构，如酚醛树脂/二氧化硅复合纳米纤维、二氧化硅/聚多巴胺纳米纤维、五氧化二钽/PVDF纳米管等。（iii）以手性介孔酚醛树脂为碳源，制备手性碳材料、碳化硅材料，并研究其电化学性能。该项目的科学意义在于：1）二肽、三肽及四肽衍生物自组装行为的系统研究，揭示了超分子自组装机理，为手性传递行为研究提供了理论基础；2）具有单一手性的螺旋介孔酚醛树脂纳米纤维和纳米管的制备，及其旋光活性来源的研究，对于功能性有机高分子介孔材料的设计和应用有重要指导意义；3）以手性酚醛树脂为碳源制备的含碳材料表现出优异的电化学性能，有可能作为商业石墨负极的替代材料。