釜山大学 Kim Il 教授团队成功精密调控多孔有机高分子纳米结构
釜山大学应用化学工学部 Kim Il 教授研究团队，近日成功开发出一项新技术，可利用廉价的苯及其衍生物，精细调控纳米多孔有机高分子结构。
多孔高分子的应用领域会因结构而异，通过精确调节孔径，使物质能够接近活性位点，并对结构进行多种方式的变形，可广泛应用于二氧化碳等气体的吸附与转化、催化、环境改善、能源储存、生物医学与生物工程等多个领域。
研究团队利用众所周知的酸碱反应，找到了将廉价的苯及其衍生物按所需方向进行聚合的方法。
将这一方法与自组装技术相结合后，研究团队能够轻松将多孔有机高分子的结构调控为球形、管状、薄膜状、中空结构、蜂窝状等多种形态。
采用传统方法要想控制多孔有机高分子的结构，需要跨越若干障碍。
首先，在合成过程中会使用模板（模具），而在制备完成后，为了去除模板必须使用剧毒溶剂。不使用模板的传统制备方法则反应时间较长，并且需要高温高压，纯化过程复杂，收率较低，难以实现大规模生产。
还有一种利用机械化学方法在短短几分钟内制备的方式，但由于反应时间太短，难以对结构进行精细调控，这是其一大缺点。
具备大规模生产结构可控的多孔有机高分子的能力，是实现商业化应用的关键，但迄今为止开发出的多数制备和改性技术，仅能在实验室规模内使用。
据研究团队介绍，只要将廉价原料与简便的化学反应合理结合，就可以通过高效且具备扩展性的路径，制备出结构精细的多孔有机高分子。
目前，对多孔有机高分子结构与功能之间关系的学术理解仍处于初级阶段，但通过涵盖化学、材料科学、力学、物理学、生物学在内的跨学科研究方法，为特定应用领域选择合适的多孔有机高分子尤为重要。
研究团队表示，通过对其开发的尖端组装方法和应用方案进行深入评估，可以减少试错过程，从而能够在控制多孔有机高分子结构时，选择更加合理的研究路径，并有望由此推动相关技术从实验室向工业和商业应用领域的扩展与发展。
实际制备出的多孔纳米胶囊，在生产生物柴油方面的效率超过90%，同时还能作为高效催化剂，将木材的主要成分纤维素转化为葡萄糖。
在改变结构后，该材料还可用作二氧化碳储存载体，并成功应用于从染料污染废水中去除染料。
这种多孔碳材料具有极高的稳定性，在反应过程中不会发生官能团脱落的情况，因此在效率不受损失的前提下，至少可以重复利用5次，具备良好的经济性。
尤其是其结构极为稳定，即便在摄氏800度以上煅烧后，仍能保持原有形貌，这是该材料的一大优势。
Kim Il 教授表示：“本研究团队开发的材料，有望成为各种催化剂以及燃料电池、超级电容器、锂离子电池、晶体管、航空航天与汽车用复合材料、药物递送系统、生物传感器等领域的重要突破口。”
本项研究在教育部和韩国研究财团中坚研究支援项目（类型1）的资助下开展，其研究成果已于5月6日在线发表在国际学术期刊《Progress in Polymer Science》上。
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