近日，美國德州A&M大學化學系方磊課題組在《Chem》期刊上發表題為“Porous Ladder Polymer Networks”的研究綜述論文。德州A&M大學化學系博士生車賽為該論文第一作者。該工作獲得了Welch基金會及卡塔爾國家研究基金的資助。
近些年來，自下而上合成的有機多孔材料發展迅速。此類材料通常擁有高比表面積，化學和熱穩定性，低密度，孔結構易于調控和功能化等一系列突出優勢，并已經被廣泛應用于氣體存儲分離，異相催化等諸多領域。與此同時，共軛梯狀高分子受到了研究者的廣泛關注，在各類應用中顯示出其獨特的光學和電學性質，以及優越的高溫及化學穩定性。近十年來，將兩種材料相結合催生了對多孔網絡梯狀聚合物的研究熱潮，該類新型材料理論上可同時具有多孔網絡聚合物和梯狀高分子的特有優勢。全世界的多個課題組報道了多種完全交聯的多孔網絡梯狀聚合物及其合成表征及應用。這篇綜述文章系統總結了此類新型材料涉及的拓撲結構，鍵連方式，理化性質及應用等，同時對該領域面臨的挑戰和今后的發展方向做出了展望。
本文要點：
1. 全面總結了多孔網絡梯狀聚合物的拓撲構成。二維結構占據主導地位，少數材料可以通過單體和結構設計實現全三維結構的梯狀骨架。
2. 全面總結了目前報道的多孔梯狀高分子框架化合物的合成方法。一步合成法：吡嗪環化，二惡英環化，噻蒽環化，狄爾斯-阿爾德環加成，[4+4]光環加成，臨二氰基三聚，羥醛三聚，臨氨基腈三聚，臨二氰基四聚，酸酐尿素四聚；分步合成法：Suzuki偶聯后烯烴復分解環化，Suzuki偶聯后光環化。
3. 綜述了多孔網絡梯狀聚合物的理化性質及其在高壓氣體存儲和基于電學性能的器件等方面的應用。著重討論了梯狀高分子骨架具有的：超高化學和熱穩定性，快速電荷遷移率，低熵結構骨架等獨特性質。
4. 討論了多孔梯狀高分子框架化合物在實際應用中面臨的機遇和挑戰。對全三維拓撲結構，低缺陷骨架，材料加工性，規模化合成等潛在發展方向進行了討論和設想。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.08.002
