共轭大环聚合物用于高选择性的二氧化碳捕获和碘吸附

由于人类活动产生的二氧化碳过量，温室效应不断累积，导致了全球气候急剧变暖。为了解决这个难题，科学家们设计了诸多材料用以捕获二氧化碳，希望能够在倡导全民低碳生活的同时，辅以科技的手段以降低全球变暖带来的危害。除了温室气体危害外，放射性元素碘作为另一种污染物，具有较长的半衰期，能够持续存在于生态系统中并会对人体正常生理活动产生副作用，因此构筑高效低成本的材料来稳定地吸附碘也受到了科学家们的广泛关注。

近年来，多孔材料凭借其在气体吸附分离、污染物检测传感中的诸多优势，已经成为了科学研究的热点课题。秉承绿色化学的核心概念，众多新型的多孔材料应运而生，被广泛应用于解决二氧化碳的捕获或放射性碘吸附的问题。例如，以弱相互作用力构筑的超分子有机框架材料（SOFs），由于其对二氧化碳具有高选择性、高容量的吸附性能，有望在二氧化碳的捕获中发挥巨大的潜力（Adv. Mater., 2014, 26, 7027-7031）。以大环芳烃作为构筑单元与有机小分子进行共价交联形成的新型共轭大环聚合物材料（CMPs）在离子传感（Adv. Mater., 2018, 30, 1800177）和催化领域（Small, 2019, 15, 1805509）显示出优异的性能。这种结合了超分子大环和多孔聚合物优点的材料引起了科研工作者的浓厚兴趣，它们独特的构筑模式使其在气体吸附分离的应用中拥有广阔的应用前景。

吉林大学化学学院、纳微构筑化学国际合作联合实验室杨英威教授（点击查看介绍）团队对CMP在气体吸附中的应用进行了深入研究。他们以组内之前报道的拓展芳烃（Chem. Commun., 2016, 52, 5804-5807）和斜塔芳烃（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 9853）作为反应原料，高效合成了三氟甲磺酸修饰的两种大环，即BpP6-OTf和LT6-OTf。随后，将两种大环与对二乙炔基苯和对二乙炔基联苯通过Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应构筑出了四种新的CMP材料。最后，通过固体核磁碳谱、红外光谱、元素分析、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等测试对新合成的材料进行了全面表征。

通过对两种大环芳烃单晶结构的分析，作者发现它们都呈现高度倾斜的构象，每个大环所包含的多个结合位点也决定了在构筑CMP材料时，它们会采取特殊的穿插交联共轭的方式，这使得四种材料都能够对碘蒸气进行有效吸附。其中以LT6-OTf为单元和对二乙炔基联苯构筑的CMP-4材料对碘的吸附性能最好，1克CMP-4可以吸附约2.1克碘蒸气，而且它对水溶液中碘的去除效率也高达94%。此外，以BpP6-OTf为单元和对二乙炔基联苯构筑的CMP-2能够在常温下吸附二氧化碳且不吸附任何氮气，从而实现对二氧化碳的高度选择性吸附。该工作将新型超分子大环与多孔聚合物的优势相结合，开拓了共轭大环聚合物在气体吸附领域的优秀性能，推动了基于大环芳烃的新型共轭大环聚合物的合成和发展，为多孔材料的设计和应用开辟了新的道路。

这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上，文章第一作者是吉林大学化学学院在读博士生戴迪化，通讯作者是杨英威教授。

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Macrocyclic Arenes-Based Conjugated Macrocycle Polymers for Highly Selective CO₂ Capture and Iodine Adsorption

Dihua Dai, Jie Yang, Yong-Cun Zou, Jia-Rui Wu, Li-Li Tan, Yan Wang, Bao Li, Tong Lu, Bo Wang, Ying-Wei Yang*

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202015162

杨英威教授简介

杨英威，吉林大学“唐敖庆学者”卓越教授B岗，化学学院、纳微构筑化学国际合作联合实验室教授、博士生导师。科睿唯安“全球高被引科学家”；爱思唯尔“中国高被引学者”；英国皇家化学会“Top 1%高被引中国作者”；科研成果获吉林省自然科学奖一等奖（第一完成人）、天津市自然科学奖二等奖（第二完成人）、吉林省自然科学学术成果奖二等奖（第一完成人）、中国百篇最具影响力国际学术论文、领跑者5000中国精品科技期刊顶尖学术论文。

主要从事超分子化学与有机功能材料研究。担任欧洲研究理事会ERC Advanced Grant会评专家（合成化学与材料评审小组）；欧洲研究理事会、以色列科学基金会、比利时弗兰德研究基金会、智利国家科学技术委员会、波兰国家科学中心、英国肺基金会、国家自然科学基金委员会、中国博士后科学基金会等国内外基金特邀评审人；担任Matter, View, Aggregate, Chinese Chemical Letters, Scientific Reports, 《分子科学学报》，《重庆理工大学学报（自然科学）》等杂志顾问编委或编委；Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Matter, Chem, Science Advances, Nature Communications, Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., Coord. Chem. Rev., ACS Nano, Chem. Mater., Small等百余种重要杂志特邀审稿人。迄今已在National Science Review, Matter, Chem, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Sci., CCS Chem., Research, Small, Chem. Sci., Chem. Mater., ACS Appl. Mater. Interfaces, Mater. Chem. Front., Theranostics, Org. Lett., Chem. Commun., Chin. Chem. Lett., Macromolecules, J. Mater. Chem. A/B/C, Chem. Eur. J., Sci. China Chem., Chem. J. Chin. Univ., Prog. Chem., Acta Chim. Sinica, Chin. J. Chem.等期刊发表SCI检索论文200余篇；多次应邀在国际化学和材料顶尖期刊Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Matter, Chem, Aggregate, View, Small, Sci. China Chem., Chin. Chem. Lett., Chem. Rec.等撰写综述及专论；参编专著6部。研究工作被Nature, Nature Chemistry, Nature Materials, ScienceDaily, ACS Noteworthy Chemistry, Chemistry World, ChemistryViews, Elsevier, Advanced Science News, Materials Views China等杂志媒体专门报道或亮点评述。主持国家自然科学基金面上项目4项、教育部博士点基金和省校其他各类基金共十余项。获评Mater. Chem. Front., Chin. Chem. Lett.等国内外多个杂志优秀审稿人，若干杂志优秀论文和高引论文；获CCL发展突出贡献奖；入选吉林大学“匡亚明/唐敖庆学者”人才岗位、英国皇家化学会Polymer Chemistry Pioneering Investigator、吉林省第六批拔尖创新人才、吉林大学培英工程计划、英国皇家化学会ChemComm Emerging Investigator、吉林大学国家杰出青年基金后备人选培育计划等。

https://www.x-mol.com/university/faculty/11040