《微孔聚醯亞胺超分子自組裝及其多級多孔材料製備研究》是依託四川大學，由劉習奎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微孔聚醯亞胺超分子自組裝及其多級多孔材料製備研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉習奎
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
具有類似於分子篩結構的微孔聚合物是最近幾年發展起來的嶄新聚合物材料體系，以其高比表面積和獨特的有機骨架結構，在多相催化、膜分離和儲氫等領域顯示出重要前景。本課題首先通過分子設計在二酐、二胺單體以及交聯劑中引入剛性螺環結構，深入研究所獲得的微孔聚醯亞胺的結構-性能關係。然後利用多尺度超分子自組裝原理，以微孔聚醯亞胺前驅體/嵌段共聚物所形成的超分子聚合物作為納米結構組裝單元，通過精確分子設計以及自組裝過程和醯亞胺化過程控制，實現微孔聚醯亞胺在薄膜與單分散微球中的自組裝有序結構形成與控制。進一步通過可控熱裂解或溶劑洗脫除去嵌段共聚物，獲得多級多孔聚合物材料。最後，以共價或非共價連線向多孔聚合物材料中引入活性金屬組分，探索其在高效多相催化氧化中的套用。本課題的研究成果將為通過超分子自組裝原理製備具有複雜結構的多級多孔聚合物材料及其功能化提供一條有效的途徑。
結題摘要
基於高性能聚合物的微孔材料是近幾年發展起來的嶄新聚合物材料體系,以其高比表面積和獨特的有機骨架結構，在多相催化、膜分離和儲氫等領域顯示出重要前景。我們首先通過分子設計合成了螺環二酐、螺環二胺等一系列具有非線性扭曲結構的二酐與二元胺單體，克服扭曲結構的低活性與易形成環狀低聚物的難點，獲得了具有優異力學性能的微孔聚醯亞胺薄膜材料，深入研究所製備微孔聚醯亞胺的結構-性能關係。為解決線性扭曲結構聚醯亞胺分子鏈的緩慢鬆弛問題，進一步設計併合成了一系列含五蝶烯結構的自具微孔聚醯亞胺材料。然後利用多尺度超分子自組裝原理,以微孔聚醯亞胺前驅體與嵌段共聚物形成分子間氫鍵聚合物，通過控制溶劑揮發獲得了複雜微相分離結構，進一步通過選擇性刻蝕除去作為犧牲模板的嵌段共聚物，獲得多級多孔結構的聚醯亞胺材料。並進一步通過原位絡合與還原，製備在殼層中含有均勻金屬納米粒子的多級多孔空心球結構。在上述工作基礎之上，進一步發展了基於聚合反應誘導結晶與聚合反應誘導自組裝的高性能聚合物複雜形貌控制方法。通過醯亞胺交換反應，以原位形成的氣泡為模板，獲得了由聚醯亞胺納米粒子構成的複雜多尺度空心球。而引入動態共價化學，能夠有效的實現聚甲亞胺從不均勻球形到橢球形到鐵餅並最終形成微米級圓片的可控形貌轉變。為強化聚醯亞胺微孔結構的穩定性，進一步合成一系列多元胺單體，通過反應誘導自組裝，結合二次成核生長，獲得納米片修飾的多級多孔八面體結構。最後利用界面附生結晶新方法，使聚合反應與界面結晶過程協同進行，獲得基於聚醯亞胺的碳納米管納米雜化串晶結構。項目的研究成果為芳香族聚合物的多級多孔形貌控制合成及其雜化材料的製備奠定了良好的基礎。並且通過本項目的研究，在專業期刊上發表論文五篇，包括高分子專業的頂級期刊雜誌Polymer兩篇。
