Chem. Soc. Rev.综述：用途广泛的共轭多孔聚合物

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2020-05-13

共轭多孔聚合物（CPPs）是一类具有无定形聚合物网络的多孔聚合物，其独特的交联性质意味着CPPs具有永久的固有孔隙率（纳米级），并与完全π共轭的骨架相结合，使得这些材料在更广泛的多孔聚合物材料类别中独树一帜。近年来，对新型高效功能材料的需求使得CPPs广泛应用于包括（光）催化，光收集，气体分离和存储，化学传感，环境修复和能量存储等领域。

有鉴于此，赫瑞瓦特大学Scott J. Dalgarno，Filipe Vilela，香港城市大学Zhengtao Xu报道了有关CPPs的最新进展，包括其基本结构设计原理，各种合成策略以及这些材料的应用。

文章要点

1）研究人员从单体单元选择（可利用各种合适的π共轭结构单元，即使在分子水平上对CPPs结构进行轻微的修饰也会极大改变材料性能）；合成与加工（通过形成牢固的共价键将结构单元连接在一起）；多孔结构对于CPPs应用的影响；CPPs的表征（成分和结构表征、表面积表征、形态表征）等方面总结了CPPs的结构设计与合成策略。

2）研究人员总结了CPPs作为多功能催化剂的应用。包括：（1）光催化剂（CPP中存在广泛的π共轭，使它们能够收集光并利用捕获的太阳能以驱动化学反应。主要包括单线态氧（¹O₂）的产生、光氧化、污染物的光化学降解、光化学偶联反应、光氧化还原催化、光化学聚合和光化学制氢）；（2）多相催化剂（包括CPP催化、偶联反应、碳固定以及不对称催化）；（3）吸附材料（CPP的高表面积和多孔结构使其成为吸附各种物质的理想选择。影响CPP的吸附性能的因素主要有金属吸附、碘吸附、有机分子吸附、气体吸附）。

3）研究人员总结了CPPs作为能源材料的研究进展，包括：电容器，离子电池，电催化剂，能量转换装置以及集光/发射材料。

4）研究人员总结了利用超分子化学的共轭多孔聚合物。这些应用结合了超分子化学方面和在系统设计中主体分子作为构建模块。CPPs可以充当主体，将客体分子整合到最终的孔结构中。

5）研究人员最后对CPPs进行了展望。基于坚固的聚合物网络中永久孔隙率和π共轭的独特组合，使得CPPs作为一种真正通用的多孔材料，为多样化的应用提供了巨大的潜力。此外，合成方法学的不断进步（例如，关于多孔特征的控制），可以定制装置以满足社会对高效功能材料的不断需求和要求。

Dominic Taylor, et al, Conjugated porous polymers: incredibly versatile materials with far-reaching applications, Chem. Soc. Rev., 2020

DOI: 10.1039/c9cs00315k

https://doi.org/10.1039/C9CS00315K