【人物与科研】吉林大学杨英威教授团队：基于大环芳烃的共轭大环聚合物用于高效选择性的二氧化碳捕获与碘吸附

2024-05-10 22:57:48

导语

功能性的多孔材料，例如金属有机框架、共价有机框架、多孔有机聚合物和共轭微孔聚合物等，他们能够在有害物质的吸附分离、电化学传感、生物抗菌、药物递送、催化等实际应用中起到重要作用，因此一直是化学与材料领域的研究热点。而大部分传统多孔材料由于稳定性较低或分离效果差等缺点，使得设计新型的功能性多孔材料势在必行。近年来，一些新型多孔材料被先后设计合成和报道。譬如，利用弱相互作用构筑的超分子有机框架材料（SOFs），其在气体的吸附分离中展现出了优异的性能（Adv. Mater. 2014, 26, 7027-7031; Chem. Commun. 2017, 53, 6409; J. Membr. Sci. 2017, 539, 224）。以新型大环化合物作为构筑单元进行共价交联形成的共轭大环聚合物材料（CMPs）也逐渐出现在科学家们的视野中，它们不仅能够用于离子的传感检测（Adv. Mater. 2018, 30, 1800177），还能够在催化领域（Small 2019, 15, 1805509）发挥重要作用，这体现出了CMP材料优异的性质和广泛的应用前景。因此，结合超分子大环和多孔材料的突出优势，并进一步开发出具有优异性能的共轭大环聚合物，不仅能促进超分子大环化学领域的发展，还能够为有机高分子多孔材料的设计开拓全新的思路。近日，吉林大学杨英威教授团队在该研究领域取得了新进展（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。

杨英威教授课题组网站：

https://ywyang.wix.com/jlugroup

前沿科研成果

共轭大环聚合物用于二氧化碳高选择性捕获和碘吸附

吉林大学杨英威教授团队一直致力于大环分子晶体材料的合成和基于大环芳烃的新型材料的研究，并且在领域内取得了诸多进展。2016年，该团队首次合成了拓展型柱[6]芳烃。与传统的柱[6]芳烃相比较，这种大环具有更大的空腔尺寸，并且在石油化工中有一定的应用前景（Chem. Commun. 2016, 52, 5804-5807）。在后续的研究中，他们又对这种拓展型柱[6]芳烃进行双功能化，在与四苯乙烯衍生物络合后，能够通过超分子组装诱导荧光增强（SAIEE）的机理实现对水中汞离子的检测和分离（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 4756-4763）。随着对大环设计的进一步深入研究，他们首次合成了骨架上具有更少取代基的斜塔[6]芳烃，由于其对客体分子优异的识别性能，使得它在分子识别、晶体工程、化工产业等领域中展示了重要的应用价值（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9853; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 2251; CCS Chem. 2020, 2, 836; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 1690）。近日，他们利用三氟甲磺酸修饰的拓展型柱[6]芳烃和斜塔[6]芳烃作为构筑单元，通过与具有不同长度的有机小分子进行Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应，合成了四种新型共轭大环聚合物，并且开发出了它们在二氧化碳高选择性捕获和碘吸附中的重要应用。