华南理工大学张维教授团队 Macromolecules：利用相分离辅助的超分子聚合技术制备金属-有机多面体柔性膜

2025-01-17 来源：高分子科技

超分子聚合物（SPs）是由单体单元通过动态和定向的次级相互作用连接而成的聚合物阵列。这些超分子聚合物表现出独特的性质，不仅源于单体之间的动态键，还源于单体所带来的固有性质和功能。传统上，一维纤维状超分子聚合物是通过基于小分子的双齿单体构建的，利用它们之间的定向非共价相互作用，包括氢键、π-π堆积、库仑或离子相互作用、金属配位、卤素键、硫属元素键、疏水/亲水相互作用和主客体相互作用。将尺寸更大、结构复杂的结构单元作为超分子聚合的单体能进一步丰富超分子聚合物的功能，然而将它们组装成结构明确的1-D超分子聚合物仍然具有相当大的挑战性。

近期，华南理工大学前沿软物质学院的张维教授团队首次成功地制备了一种由金属有机多面体(MOPs)作为单体制备的线型超分子聚合物。该超分子聚合物在室温下可以压力成膜，同时也表现出了一定的自修复性能。

图1 基于MOPs的超分子聚合物薄膜制备

金属有机多面体(MOPs)由于具有数量庞大的等反应活性位点（在该研究中有24个等反应活性的位点），因此通常情况下，尝试聚合该单体会形成无规的三维网状交联结构。在该课题组的研究过程中，采用了嵌段聚合物包覆MOPs的方法，利用相分离作用来控制MOPs表面不同位置配体的反应性，从而使得MOP表面赤道位置的配体出现了受挫的构象（图2）。这些形成受挫构象的配体更容易进行配体交换反应，从而有助于控制MOPs的超分子聚合。通过调控双齿配体的大小，可以调控超分子聚合的程度，从而制备出长度为几十纳米到微米级的基于MOP的超分子聚合物（图3）。这项工作为有效合成具有复杂单体的超分子聚合物提供了一种可行的方法，并在多孔材料柔性化应用的道路上做了相应的探索。该工作以“Fabrication of Metal-Organic Polyhedrons Soft Membrane utilizing Phase-Separation Assisted Supramolecular Polymerization”为题发表在《Macromolecules》上。

图2 MOPs表面赤道位置形成受挫构象示意图

图3 不同长度的MOPs超分子聚合物形貌图像

该工作是团队近期关于多孔材料精确组装及应用研究的最新进展。此前，该团队已经利用嵌段共聚物的成熟相分离技术，将具有笼状结构的MOPs在聚合物基质中排列成连续的纳米片状结构，并成功制备了基于MOPs的基质混膜，可用于气体分离（Nano Research, 2023, 16(8): 11450-11454.）。在此基础上，该团队进一步拓展了MOPs的柔性超分子聚合物制备方法，同样利用嵌段聚合物相分离技术，制备了可以自愈合的超分子薄膜。这项研究的成功，不仅为多孔材料的应用拓展了新的可能性，同时也为超分子聚合物的制备提供了新的思路和方法。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c01530

下载：Fabrication of Metal-Organic Polyhedrons Soft Membrane utilizing Phase-Separation Assisted Supramolecular Polymerization

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（责任编辑：xu）

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