《基於靜電相互作用的二維骨架結構超分子聚合物研究》是依託吉林大學，由吳立新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於靜電相互作用的二維骨架結構超分子聚合物研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳立新
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
通過分子間相互作用形成的超分子聚合物自組裝材料不僅大大擴展了高分子體系研究範圍，同時也提升了獲得具有不同功能特性高分子材料的能力。但是如何引入新的作用方式，建立特定超分子聚合物體系並實現新功能仍然是超分子聚合物研究中的重要科學問題。為了提高超分子聚合物中的交叉連線能力，實現由鏈結構到支化結構的拓展，本項目提出利用靜電相互作用構築二維層狀孔結構超分子聚合物的構想，從而實現具有二維柔性金屬有機骨架化合物結構特點和功能的目的。選擇多陰離子簇為連線點，以柔性鏈連線兩端為剛性的雙頭雙親陽離子為橋聯單體，通過引入主客體相互作用抑制剛性基團的側向聚集，以多陰離子的電荷控制結合比，通過親水性超分子主體包結識別增加親水性，從而通過靜電超分子聚合獲得具有層內交聯孔結構的柔性單層超分子聚合物。在此基礎上，利用交叉鏈結構增強超分子聚合物的強度，並利用獲得的單一孔結構實現納米尺度物質的精確過濾分離功能。
結題摘要
由小分子通過分子間相互作用形成的超分子聚合物相對於傳統高分子在分子層次上具有更加有序可控、形態規整、結構性質可調及製備方便的特性。基於建立超分子骨架聚合物體系並實現新功能的思路，本項目提出了利用分子間相互作用構築二維層狀柔性骨架孔結構的構想，從而實現超分子聚合物具有類似於金屬有機骨架化合物的結構特點和功能，但同時又有更好的可加工性的目的。在項目執行過程中，通過合成和考察多種多金屬氧簇及有機陽離子構築基元在溶液中的聚集與組裝結構轉化、作用力與作用關係可調節性質，我們完成了以Keggin型多陰離子簇為連線點，以柔性鏈連線兩端為剛性基團的雙頭雙親陽離子為橋聯單體，在引入主客體相互作用抑制剛性基團的側向聚集和增加親水性基礎上，以多陰離子的電荷控制骨架結構類型，通過靜電超分子聚合獲得了具有層內交聯的正方骨架孔結構的大面積柔性單層超分子聚合物。將此層狀超分子聚合物鋪展在抽濾裝置上，可方便製成納米分離膜。我們不僅利用膜中骨架孔徑控制實現了3.0到4.0 nm直徑的納米粒子進行精確分離，利用兩個不同孔尺寸分離膜的連續分離也實現了中間尺度納米粒子的篩選。進一步地，我們以陽離子有機主體與多金屬氧簇形成靜電複合物，再與中性雙頭客體分子包結識別，獲得擇優取向生長的二維骨架結構納米纖維凝膠。由於交聯結合產生的增強穩定性和加工性，我們方便的獲得了纖維膜。孔結構的液體吸附性質不僅使獲得的纖維具膜有液/液分離性質，而且骨架孔結構的兩親性使得所獲得的超分子聚合物膜能夠用於實現油水分離的原位切換功能。本項目當初的構想的實現不僅有望將二維柔性超分子骨架結構發展出各種孔結構材料，而且在乳液分離、納米粒子分離、以及小分子和生物大分子如蛋白等的分離和靈活控制方面展現出新的套用前景。
