動態共價鍵導向凝膠

《動態共價鍵導向凝膠》是依託中山大學，由張建勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：動態共價鍵導向凝膠
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張建勇
• 依託單位：中山大學

中文摘要

動態共價鍵是能夠可逆地形成和斷裂的一類化學共價鍵，動態共價鍵具有的動態特性和自修復能力使其在新型功能材料製備方面具有重要作用。基於動態共價化學，利用簡單的分子可構築多孔聚合網路，這些材料在吸附、分離及催化方面具有重要潛在套用價值。儘管超分子凝膠是一類重要具有刺激回響性的軟物質材料，但基於動態共價化學的超分子凝膠還鮮有研究。本項目擬基於典型的動態共價鍵設計合成一系列動態共價凝膠，這類新的凝膠有望具有超分子凝膠的刺激回響性，同時又具有動態共價鍵所賦予的相對穩定性。探究這類凝膠的物理化學性質、組裝機理及結構調控策略，引入功能基元，製備高比表面積氣凝膠，研究其在吸附、催化等方面的性能。本項目的實施將得到一系列具有吸附、催化等特性的新型動態共價凝膠，並在具有多級孔的功能軟物質材料及高比面積氣凝膠功能材料方面取得進展。

結題摘要

2014年我們設計並成功合成了一類基於有機小分子的動態共價鍵導向的凝膠，並將其命名為動態共價凝膠（Dynamic covalent gel）。動態共價凝膠作為一種新型軟物質材料，基於典型的動態共價鍵包括由醛和胺反應生成的C=N亞胺鍵、由醛和肼反應得到的腙鍵等，在多個領域具有潛在套用價值。本項目較系統地研究這種動態共價凝膠的製備方法，並研究這類動態共價凝膠的結構調控方法和性能。合成具有特定功能團的有機基元，選取(或設計合成)具有不同功能團的小分子有機基元，如基於（金屬）卟啉的四胺，通過剛性橋連二胺/醛/肼或多胺/醛/肼反應設計合成基於亞胺或腙的動態共價凝膠。和同類凝膠材料相比，動態共價凝膠材料可通過簡單易得的有機原料製備，具有製備方法簡單、成本低、可較大規模生產等優勢。歸納特定因素對動態共價凝膠結構和性質的影響。通過調控動態共價凝膠的微觀分子結構，從而最佳化其吸附、催化等性能。研究動態共價凝膠的後修飾、功能化及其吸附、催化性能研究，以及凝膠結構對性能的影響規律。對凝膠的穩定化進行了研究，發展了一類穩定的可回收的動態共價凝膠吸附材料和催化材料，用於CO2轉換以及水污染物吸附等。擴展動態共價凝膠體系，將其組裝規律擴展到超分子凝膠等體系，與微流技術結合等發展新型負載催化。通過本項目的研究，發展了一類基於簡單小分子的具有層次孔的高比表面積動態共價凝膠功能材料，為進一步發展新型吸附、催化材料提供了基礎，並具有重要的套用前景。