多孔有机高分子材料在气体吸附和分离、光催化、染料废水处理等诸多领域具有非常广阔的应用前景。因此，制备性能优异、功能多样化的多孔聚合物材料具有重要的研究价值。

记者3月31日从湖南科技大学获悉，该校材料科学与工程学院、新能源储存与转换先进材料湖南省重点实验室博士生导师刘清泉教授课题组在有机多孔高分子材料制备和应用等方面取得系列研究成果，相关论文近期发表于《应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）、《现代材料化学》（Materials Today Chemistry）、《催化科学与技术》（Catalysis Science & Technology）、《聚合物》（Polymer）等期刊上。

在光催化应用方面，刘清泉教授课题组提出了一种简单通用的共轭微孔聚合物(CMPs)结构扩展策略，以三氟甲基苯基为核心促进CMP中的电荷转移。研究结果表明，由9,9,9-(2-(三氟甲基)苯-1,3,5-三基)三(9h-咔唑)生成的化合物CbzCMP-5可以显著提高光生载流子的转移效率，显著提升噻吩类化合物在对硫代氨基甲酸盐和3-磺基吲哚功能化过程中的光催化效率。

上述成果的一位论文审稿人认为，CbzCMP-5对噻吩类化合物的功能化反应表现出良好的光催化活性，这类有用的反应在之前的研究中鲜有报道。本论文的结论促进了多相有机光催化剂在光催化有机合成中的应用。

该课题组还提出了一种氰化策略，将咔唑和氰基分别作为供电子单元和吸电子单元，以促进CMP中载流子的分离。该氰功能化CMP表现出优异的光催化效率和稳定性，具备完全可循环性以及至少10次运行的催化活性。

在气体及染料吸附方面，刘清泉教授课题组采用1,10-二茂铁二甲醛(Fc(CHO)2)和双酚A (BPA)作为构筑单元制备了系列新型二茂铁基超交联聚合物(Fc-PR-HCPs)。研究结果表明，在77 K/1.0 bar条件下，Fc-PR-HCP3对H2的吸附量可达3.11 wt%，较高的微孔比表面积和构筑单元提供的吸附位点(芳香环和金属离子活性位点)，使得该超交联聚合物表现出了优异的H2吸附能力。

此外，该课题组合成了两种基于咔唑和二茂铁单元的具有相似化学结构的CMP。研究发现，吸附在微孔中的染料分子比介孔中的染料分子更难解吸，在吸附特定分子大小的气体或染料时，对于多孔聚合物孔隙大小的设计非常重要。对此一位审稿人认为，该研究的合成路线合理，所得共轭聚合物结构清晰；实验设计和进行非常好，关于气体吸附和染料吸收的假设得到了很好的解释。

上述系列研究得到了国家自然科学基金、湖南省高新技术产业科技创新引领计划、湖南省自然科学基金等项目的资助。

相关论文信息：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.1c20579

https://doi.org/10.1039/D1CY01386F

https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2022.100854

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2021.124192

刘清泉教授课题组在有机多孔高分子材料的制备与应用方面取得新进展。受访者 供图