中国材料进展 /oa 能源环境用富氮共轭微孔聚合物材料研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202104005 共轭微孔聚合物是一类由刚性芳香结构单元组成、自具微孔结构、具有三维网络骨架的有机多孔材料,具有稳定的多孔性和半导体特征,在电化学和热能存储、氢能转化、二氧化碳捕获和存储、污染物吸附和分离纯化等能源环境领域取得了重要应用。其中,富氮共轭微孔聚合物因富含极性氮原子,具有额外的吸附活性位点和电子,拥有独特的氧化还原电化学活性和一定的润湿性,显现出独特的应用优势。本文系统概述了富氮共轭微孔聚合物的制备及其在能源环境领域应用研究进展,分析了各种制备方法的优缺点以及在应用方面存在的主要问题。指出了富氮共轭微孔聚合物材料未来的发展方向:开发绿色、廉价合成新方法以及相关高性能膜或块体材料的制备新路径等。 2021年09月30 00:00 2021年第09期 1 14 0 滕砺宽,刘永盛,吕伟,廖耀祖 离子型共价有机框架材料的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105024 离子型共价有机框架(Ionic Covalent Organic Framework,iCOF)材料是一种框架或孔道上带有电荷的COF材料,不仅具有比表面积大、长程有序、易于功能化、可设计性强等传统中性COF材料的优点,其框架上带有的离子基团作为作用位点,结合相反电荷的分子,赋予材料选择性吸附、离子传导等功能;层间的静电排斥作用降低了剥离难度,因此更容易得到COF纳米片层,这些独特的性质吸引了广大研究人员的关注。近年来,研究人员在iCOF的单体种类、反应类型、拓扑结构和制备方法等方面开展了深入研究,在分子吸附与分离、催化、质子传导、能源转化、生物医用等领域表现出独特的优势和重要的应用价值。本文从材料的设计、合成方法和应用研究出发,综述了iCOF近年来的研究进展和发展现状,并对其研究前景进行展望。 2021年09月30 00:00 2021年第09期 15 26 0 丁 宁,郭 佳* 蒽醌基共轭微孔聚合物用于锂离子电池正极材料性能研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105034 含有氧化还原活性基团的有机材料因其氧化还原活性高、成本低、构建单元多样等特点,成为一类极具发展潜力的可充电电池电极材料。然而,有机小分子和线性聚合物在有机电解质中高的溶解性通常导致容量随循环快速衰减等问题。共轭微孔聚合物由于其交联多孔的骨架结构及高度共轭的大分子链,使其在二次电池电极材料方面具有巨大的应用前景。该研究工作以具有共轭结构的联苯及含有活性基元(羰基)的蒽醌为构建单元,通过经典的Suzuki偶联反应合成了具有高比表面积(257 m2 g-1)及丰富活性位点的蒽醌基共轭微孔聚合物(PLPhAq)锂离子电池正极材料。在50 mA g-1的电流密度下, PLPhAq正极具有164 mAh g-1的比容量,循环800圈后仍能保持126 mAh g-1的比容量,并在1000 mA g-1的电流密度下循环5000圈后仍可保持74 mAh g-1的可逆比容量,研究工作表明共轭微孔聚合物是一类极具发展潜力的锂离子电池正极材料。 2021年09月30 00:00 2021年第09期 27 33 0 罗连伟1,马雯燕1,刘宇2,黄秀华1,张崇1,蒋加兴1 二维共价有机框架材料在太阳能光化学转换研究最新进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202107028 通过模仿自然界光合作用利用光催化材料实现太阳能到化学能的转换是解决地球能源问题和环境危机的有效途径之一。二维共价有机框架材料具备结构可设计性强、高结晶性以及表面活性位点丰富等优势,已经被广泛用于光催化分解水制氢、二氧化碳还原以及制备过氧化氢等领域,近年来成为了太阳能光化学转换研究领域的新兴材料。本文综述了近年来二维共价有机框架材料在光催化能量转换领域的最新研究进展,重点探讨了二维共价有机框架材料的材料设计与合成策略及其在光催化领域的典型应用,并展望此类材料在未来太阳能光化学转换应用领域的机遇和挑战。 2021年09月30 00:00 2021年第09期 34 41 0 程俊,王磊,徐航勋 形貌可控有机多孔聚合物:合成、功能化和应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105035 有机多孔聚合物具有高的比表面积、优异的化学稳定性和丰富的构建方法,在吸附、分离和多相催化等多个领域得到了较为广泛的应用。材料的结构形貌在很大程度上决定了材料性能。为拓展有机多孔聚合物在更多领域的应用,形貌可控的有机多孔聚合物逐渐成为新的研究方向。通过合理的结构设计与不同的化学修饰方法,可获得具有不同形貌与性能的有机多孔聚合物,在不同方面展现出较好的应用潜力。针对形貌可控有机多孔聚合物的国内外研究现状,综述了形貌可控有机多孔聚合物的合成策略、功能化方法和应用领域,并对形貌可控有机多孔聚合物今后的发展趋势做出了展望。 2021年09月30 00:00 2021年第09期 42 56 0 张慧2*,张丽1,余海涛1,黄琨1* 共价有机框架在锂硫电池中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202106027 共价有机框架(COFs)是一种由轻质元素组成的晶态有机多孔聚合物,具有低密度、大比表面积、高孔隙率、良好的物理、化学稳定性、规整的纳米孔道、以及强的结构可设计性等优点,目前已在很多领域如气体的吸附与分离、催化、传感、光电等方面展现出很大的应用潜力。锂硫 (Li-S) 电池因其低成本和高理论能量密度等优势,在储能系统方面具有广阔的应用前景。然而这一新型二次电池仍存在一些急需解决的问题,如多硫化物的穿梭效应、锂枝晶的生长等,这些问题造成锂硫电池库伦效率低、循环稳定性差等不足,阻碍了其走向实际应用。近年来,基于COFs的结构特点,研究者设计合成了多种多样的COFs应用于锂硫电池中,COFs材料的使用有效地提高了锂硫电池的性能。本文主要综述了COFs在锂硫电池的正极、隔膜以及负极材料中的研究进展,并对其未来的发展进行了展望。 2021年09月30 00:00 2021年第09期 57 66 0 路丙毅1,2,贾超2,江国防1,赵新2 单晶态有机聚合物多孔材料的研究进展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=02104031 单晶态有机聚合物多孔材料(Single crystalline porous organic polymers)是一类非共价键与共价键协同驱动的具有高结晶性和稳定性的有机聚合物多孔材料。这类材料因其具有比表面积大、密度低,结构明确、孔洞可调等优点,并且共价合成策略多样和多领域应用而越来越受到人们的关注。本文总结了常见单晶态有机聚合物材料的几种合成策略和原理,并按照合成方法的差异分三部分系统介绍单晶态有机聚合物多孔材料的研究现状,其中包括模块化设计组装方法和原理、多孔材料的结构调控和晶体生长、以及这类材料在环境污染物的检测和吸附、气体的分离和存储、光电器件、环境污染物传感等方面的潜在应用。基于此,本文对单晶态有机聚合物材料的精确合成和性能开发进行了展望。 2021年09月30 00:00 2021年第09期 66 77 0 朱嘉君,轩娅慧,蒋选丰*