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PNAS:廈大夏海平團隊合成了一系列主鏈含金屬鋨的共軛高分子(聚碳龍)
來源:廈門大學化學化工學院 2022-07-18
導讀:廈門大學夏海平教授團隊利用原創(chuàng)的MTP反應(yīng)合成了一系列主鏈含金屬鋨的共軛高分子(聚碳龍),相關(guān)成果以“Conjugated polymers based on metalla-aromatic building blocks” 為題在線發(fā)表于《美國國家科學院院刊》(PNAS, 2022, 119, e2203701119)。
結(jié)構(gòu)基元是決定材料性質(zhì)和功能至關(guān)重要的基因。目前,構(gòu)筑共軛高分子的結(jié)構(gòu)基元主要是芳香環(huán)(如苯、噻吩、吡咯、苯胺、呋喃等)和不飽和三鍵或雙鍵。金屬雜芳香基元是一類新穎的結(jié)構(gòu)基元,不僅具有獨特的光、聲、電、磁、熱等物理特性,而且反應(yīng)性豐富、易衍生化。將其引入到共軛高分子中,通過結(jié)構(gòu)基元層次上的突破,有望獲得一類全新的功能材料。同時,新結(jié)構(gòu)基元的引入將為共軛高分子的設(shè)計、合成與性能研究提供全新素材。為了實現(xiàn)該目標,碳龍化學團隊將一類自己原創(chuàng)的炔烴-卡拜高效加成反應(yīng)(Nat. Commun. 2020, 11, 4651;Adv. Mater. 2021, 33, 2101279)發(fā)展成為一類新聚合反應(yīng)。這類關(guān)于碳-碳三鍵與金屬-碳三鍵之間的聚合反應(yīng)在本文首次提出,并被命名為“Metal-involved Triple Bond Polymerization”,簡稱MTP反應(yīng)。該聚合具有反應(yīng)高效單一、官能團容忍性好、區(qū)域和立體選擇性高、操作簡便等優(yōu)點。更為重要的是,利用MTP反應(yīng),可將金屬雜芳香結(jié)構(gòu)基元(碳龍骨架)引入到共軛高分子主鏈中,從而構(gòu)筑一類主鏈含過渡金屬的共軛高分子(命名為:聚碳龍)。這類具有dπ-pπ芳香共軛特征的聚合物穩(wěn)定性好、兼具溶解性和加工性,具有強而寬的吸收光譜,是一類全新的光能轉(zhuǎn)化新材料。該工作是在夏海平教授指導下完成的,廈門大學為第一署名單位,廈門大學能源化學專業(yè)2016級已畢業(yè)博士陳仕焰為論文第一作者,碩士生彭麗霞,已畢業(yè)碩士生劉亞南、高翔、張穎、翟正昊,已畢業(yè)博士唐淳共同參與了該工作,楊柳林副教授、吳偉泰教授、何旭敏教授及南方科技大學劉柳副教授、何鳳教授等對研究工作給予了大力支持。該工作得到國家自然科學基金(21931002、92156021、21971216),深圳市科技創(chuàng)新委員會基金(JCYJ20200109140812302),廣東省催化重點實驗室基金(2020B121201002),及中國博士后科學基金(2021M701567)等項目資助。
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