功能导向的多孔聚合物网络可控制备及其微纳米形貌控制研究

功能性多孔聚合物网络正成为新一代的分子网络材料。本项目以功能为导向，通过分子设计、拓扑结构设计以及微纳米形貌控制，获得具有特定功能与形貌的芳杂环多孔聚合物网络。首先通过功能性单体设计与反应工艺控制，构建一系列具有不同孔道大小与结构的功能性多孔聚苯并咪唑网络材料。为了提高多孔聚合物网络的有序性，我们进一步通过新型的动态共价聚合方法，如芳香族甲亚胺化学与酰亚胺交换等，获得结晶性的多孔聚甲亚胺与聚酰亚胺网络。在此基础之上，通过冠醚、环糊精等超分子主体的引入实现骨架的超分子修饰以及分子识别特性的引入。进一步通过偶氮苯官能团的引入，获得新型光响应性多孔聚合物网络。最后通过反应诱导自组装方法，获得微球、空心球和纳米管等复杂形貌，实现功能性多孔聚合物网络的微纳米形貌控制。本项目将使多孔聚合物网络的制备进一步深入到功能导向的分子设计与聚集态结构控制新阶段，从而为其在绿色化学与催化中的应用打下坚实的基础。

功能性多孔聚合物网络正成为新一代的分子网络材料。本项目以功能为导向, 通过分子设计、拓扑结构设计以及微纳米形貌控制，获得具有特定功能与形貌的芳杂环多孔聚合物网络。通过项目的实施，在微孔聚合物网络的可控合成与形貌生长机理以及环境与传感领域的应用方面都取得了很好的研究成果。在宏观形态多孔聚合物网络材料的制备：基于动态共价化学与反应诱导结晶原理，结合水热与溶剂热工艺控制，首次在共价有机网络材料中获得了规整的纳米纤维结晶结构以及宏观的气凝胶结构，为聚合物网络材料的形态控制提供了新的有效方法，为其应用奠定了良好的基础。在聚合物网络结晶与生长机理探索方面，聚合物网络纳米纤维的结晶是通过溶解-重结晶（Dissolution-Recrystallization Mechanism），从而展现出不同于传统聚合物结晶机理的新型机理，这是在聚合物网络材料中首次报道基于溶解-重结晶过程的晶体生长机理。在多孔聚合物网络在环境与仿生催化中的应用，利用制备的多孔聚合物网络，通过络合钯、铁和锌等金属，研究了其在二氧化碳固定、催化Suzuki偶联以及邻苯二胺仿生氧化中的应用，取得了较好的结果。 在基于基于固相合成的多孔聚合物网络及其杂化材料合成新方法探索。目前的多孔聚合物网络主要通过溶剂热的方法合成，从绿色化学的角度来看，固相合成方法有着巨大的优势。我们发现通过蒸汽辅助可以有效的完成多孔聚合物网络的固相合成，获得结晶性的网络，而且我们首次实现了在固相合成条件下实现了结晶性多孔聚合物网络的形貌控制。特别是在国际上首次报道了基于全新的溶解-重结晶机理的微孔聚合物网络材料形貌控制与生长新方法，实现功能性多孔聚合物网络的微纳米形貌控制。本项目为多孔聚合物网络的制备进一步深入到功能导向的分子设计与聚集态结构控制新阶段,从而为其在绿色化学、传感与催化中的应用打下坚实的基础。