共轭聚合物化学的研究发展及其在生物医学中的应用

共轭配位聚合物（Conjugated Coordination Polymers，CCPs）是一种独特的金属有机框架（MOFs），具有独特的结构和优异的性能。

它们是通过金属中心与有机配体之间的配位化学反应形成的。

由于配体和过渡金属离子之间存在有效的π-d杂化，使得电子在整个骨架上以离域的状态存在，因此共轭配位聚合物具有高导电性和良好的稳定性。

这些特性使得共轭配位聚合物在许多领域中都有广泛的应用，包括半导体器件、超导体材料、传感器、电化学催化剂和储能装置等。

然而，共轭配位聚合物的合成过程较为复杂，有机配体和金属中心在反应过程中可能会发生原位氧化/还原反应，导致化学状态和结构的不确定性。

此外，由于合成条件的不可控性和复杂的化学反应，所获得的样品结晶性较低，使得对产物的结构分析变得异常困难。

尽管存在这些挑战，共轭配位聚合物仍具有巨大的应用潜力。

随着研究的深入和技术的发展，我们有望开发出性能更加优异、稳定性更高的共轭配位聚合物材料，进一步推动其在各个领域的应用。

聚丙烯酸及其共聚物在生物医学领域的应用研究进展聚丙烯酸是一种重要的合成树脂，由丙烯酸单体聚合而成。

它具有良好的生物相容性、可降解性和生物吸附性，因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。

本文将对聚丙烯酸及其共聚物在生物医学领域的应用研究进展进行综述。

首先，聚丙烯酸及其共聚物在组织工程中的应用备受关注。

聚丙烯酸具有良好的细胞相容性和可降解性，在组织工程中可用作支架材料，为细胞提供生长支持，并在一定时间后逐渐降解。

另外，聚丙烯酸与其他材料共聚合也可以调控其性能和降解速率，如聚乳酸聚合物化合物等。

这些共聚物不仅可提高材料的力学性能，还可调节降解速率，使其更好地适应不同组织工程应用的需要。

其次，聚丙烯酸及其共聚物在药物控释系统中的应用也有广泛的研究。

药物控释系统是一种可以控制药物释放速率的技术，其优点在于减少药物频繁给药带来的不适和药物过量的风险。

聚丙烯酸的可降解性和生物相容性使其成为药物控释系统中的理想材料。

研究表明，通过调整聚丙烯酸的结构、分子量和共聚物的含量等因素，可以实现对药物释放速率的精确调控。

同时，聚丙烯酸还可以与药物进行共价结合，进一步提高药物控释系统的稳定性和控释效果。

此外，聚丙烯酸及其共聚物还在生物传感器领域展示了巨大的应用潜力。

生物传感器是一种常用于检测生物分子或生物事件的技术工具。

聚丙烯酸的生物吸附性使其能够与生物分子（如蛋白质、DNA等）高效结合，从而实现对生物分子的高灵敏度检测。

同时，聚丙烯酸还可以与传感器材料（如金属、半导体等）形成复合材料，提高传感器的稳定性和性能。

研究表明，通过将聚丙烯酸和纳米颗粒等材料组合在一起，可以实现对目标生物分子的高灵敏度检测，为生物分析和诊断提供有效手段。

最后，聚丙烯酸及其共聚物还在组织修复和再生医学领域发挥着重要作用。

组织修复和再生医学旨在通过利用生物材料和生物技术手段修复和恢复受损组织的功能。

聚丙烯酸作为一种重要的生物材料，具有良好的生物相容性和可降解性，因此被广泛应用于组织工程和再生医学领域。

有机化学中的共轭体系的应用共轭体系是有机化学中重要的概念和结构，具有广泛的应用。

在有机分子中，共轭体系能够影响分子的特性和性质，为合成新的化合物和材料提供了思路和方法。

本文将介绍共轭体系的定义、特性以及其在有机化学中的应用。

一、共轭体系的定义与特性共轭体系是指由相邻的单键、双键或者烯烃键共享电子形成的一系列π键的结构。

共轭体系具有以下特性：1. 扩展π电子共轭结构：共轭体系中的π电子会扩展到整个分子中，形成扩展的共轭结构。

这种扩展的π电子能够影响分子的电子分布和电子云密度，从而影响分子的性质。

2. 良好的共轭性质：共轭体系中的π电子共享电子，使得电子在分子中能够自由运动。

这种良好的共轭性质使得共轭分子具有更低的能量和更高的稳定性。

3. 共轭体系的共振：由于共轭体系具有多重共振结构，分子中的电荷和电子密度可以在共轭体系中进行共振转移。

这种共振能够影响分子的电子云密度和电荷分布，从而影响分子的特性。

二、共轭体系的应用1. 共轭体系在有机合成中的应用共轭体系可以通过调整共轭结构的长度和取代基的类型来控制分子的共轭程度和稳定性。

这种调控能够实现新化合物的合成和设计。

例如，有机发光分子中的共轭结构能够使其π电子能级降低，使得分子具有吸收和发射光的能力。

这种特性使得有机发光分子在有机光电子器件中具有广泛的应用，例如有机发光二极管和有机太阳能电池等。

另外，通过引入共轭结构，可以调控分子的电荷传递和电子传导能力。

这对于设计和合成有机半导体材料和聚合物材料等具有重要意义，为电子元件的性能提供了改进和优化的思路。

2. 共轭体系在药物化学中的应用共轭体系的引入可以显著改变分子的化学性质和生物活性，从而实现新药物的设计和合成。

例如，共轭结构可以改变化合物的吸光特性和荧光性质，使得药物在荧光成像和分析检测中具有应用潜力。

此外，共轭分子还可以通过共轭体系的作用改变分子的电子云密度和电子亲和性，从而调控药物的生物活性和药效。

聚合物在生物医学中的应用聚合物是指由成分相同或不同的两个或两个以上的单体分子通过共价键连接成的高分子化合物。

由于聚合物的分子量较大、可塑性好、稳定性高和制备相对简单等特点，使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。

一、聚合物材料的生物医学应用领域1. 纳米材料聚合物纳米材料具有较小的颗粒尺寸和大的比表面积，可以用于药物包装和释放、细胞成像和疾病治疗等方面。

例如，聚乳酸和聚乳酸-共聚-羟基磷灰石纳米颗粒可以作为肿瘤治疗的药物载体，在体内释放药物，减少药物的毒副作用。

2. 医疗器械聚合物材料还可以制作各种生物医用器械，例如人工心脏瓣膜、人工血管等。

聚乳酸、聚己内酯、聚丙烯酸等聚合物作为医疗器械材料，具有耐用性、生物相容性好、可加工性好等优点。

3. 组织工程聚合物材料在组织工程中的应用表明，聚合物支架可以作为细胞承载物提供微环境和结构支持，加速细胞增殖和修复。

例如，聚羟基磷灰石促进骨细胞生长和骨钙化，被广泛应用于人工骨代替材料。

4. 医用纺织品聚合物材料也可以制成多种纺织品用于医疗，例如手术衣物、外科缝合线、人工皮肤等。

聚醚酯、聚乙烯醇等聚合物材料应用到医用纺织品中，这些材料具有延展性好、柔软性好、高强度和平衡性好等特点。

二、聚合物材料的优点1. 生物相容性好聚合物材料在生物组织内具有良好的相容性，不会引起过敏反应和排斥反应。

聚合物压根还有有许多水溶性聚合物，皮肤和黏膜受到刺激小。

2. 可塑性好聚合物材料的可塑性好，可以制成不同形状的材料。

在形状和生物组织相接触时也可以有效避免因材料硬度过大而造成的组织损伤等问题。

3. 安全性好聚合物材料制备过程的反应条件可以控制，可以有效减少材料对人体的有害物质。

另外，聚合物复合材料可以很好的进行表面处理，增加抗菌、抗病毒性能。

4. 可储存性好聚合物材料储存稳定，且不会因为外界的温度或环境情况导致质量的下降。

这样可以提供生产保障，保证材料的稳定性和质量。

三、聚合物材料在生物医学中的局限性1. 生物降解性一些聚合物材料在长期生物组织内存在的过程中，难以被生物体降解，会产生较高的毒性反应导致组织损伤。

全共轭嵌段聚合物概述说明以及解释1. 引言1.1 概述全共轭嵌段聚合物是一种具有特殊结构和性质的聚合物材料，其分子中含有连续的共轭键。

这种结构使得全共轭嵌段聚合物具有良好的电子传输性能和光学特性，因此在材料科学领域引起了广泛的研究兴趣。

1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行讨论。

首先，在引言部分我们将对全共轭嵌段聚合物进行概述，并介绍文章的结构和目的。

接下来，在第二部分我们将详细介绍全共轭嵌段聚合物的定义、特点以及常用的合成方法。

第三部分将重点讨论全共轭嵌段聚合物的结构特点、聚合度对其性质的影响以及调控共轭长度对性能优化的方法。

在第四部分，我们将探讨全共轭嵌段聚合物在太阳能电池、有机发光二极管以及传感器与生物医学领域中的应用研究进展。

最后，在结论部分我们将总结全文内容并提出未来研究方向和发展趋势的讨论和建议。

1.3 目的本文旨在系统概述全共轭嵌段聚合物的研究现状，介绍其结构与性质，并探讨其在不同应用领域中的研究进展。

通过对全共轭嵌段聚合物的深入了解，我们可以更好地理解其优秀的性能及应用前景，并为未来相关研究提供启示和指导。

2. 全共轭嵌段聚合物概述:2.1 定义与特点全共轭嵌段聚合物是一类具有特殊结构和性质的高分子化合物。

它由两个或多个不同的共轭基团通过共价键相互连接而成，形成了一个连续的共轭体系。

这种特殊的结构赋予了全共轭嵌段聚合物许多独特的电学、光学和导电性能。

这些特点使得全共轭嵌段聚合物在许多领域具有广泛的应用前景。

2.2 合成方法全共轭嵌段聚合物的合成方法主要包括自由基聚合法、环化反应法、交替共轭聚合法等。

其中，自由基聚合法是最常见且经济高效的制备方法之一。

通过选择不同的单体和反应条件，可以控制全共轭嵌段聚合物的分子结构以及其它性质。

2.3 应用领域由于其独特的电学和光学性质，全共轭嵌段聚合物在许多领域中得到广泛应用。

在太阳能电池领域，全共轭嵌段聚合物可以作为电子传输材料，用于提高光电转化效率。

㊀第３８卷㊀第４期２０１９年４月中国材料进展ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨＩＮＡＶｏｌ ３８㊀Ｎｏ ４Ａｐｒ２０１９收稿日期:２０１８－１１－２７㊀㊀修回日期:２０１９－０１－２１基金项目:中央高校基本科研业务资助项目(２２３２０１９Ａ３￣０１)ꎻ国家自然科学基金资助项目(５１６７３０３９ꎬ５１８７３０３６)ꎻ上海市浦江人才计划(１６ＰＪ１４００３００)第一作者:胡孝文ꎬ男ꎬ１９９５年生ꎬ硕士研究生通讯作者:廖耀祖ꎬ男ꎬ１９８２年生ꎬ研究员ꎬ博士生导师ꎬＥｍａｉｌ:ｙｚｌｉａｏ＠ｄｈｕ ｅｄｕ ｃｎＤＯＩ:１０ ７５０２/ｊ ｉｓｓｎ １６７４－３９６２ ２０１９ ０４ ０６共轭微孔聚合物的制备及应用研究进展胡孝文ꎬ王海鸽ꎬ何㊀颜ꎬ李慧欣ꎬ李慧敏ꎬ程中桦ꎬ廖耀祖(东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室ꎬ上海２０１６２０)摘㊀要:共轭微孔聚合物是一类由全共轭分子链构筑ꎬ具有三维网络骨架㊁自具微孔结构且孔径小于２ｎｍ的有机多孔材料ꎮ从分子结构上看ꎬ共轭单元的刚性和成键方式导致其骨架能有效地支撑起微孔通道ꎬ而不像共轭小分子或线性共轭聚合物那样通过π￣π堆积形成致密的凝聚体ꎮ因此ꎬ共轭微孔聚合物既拥有某些共轭聚合物的光电性质ꎬ又能够提供稳定的多孔性ꎻ同时ꎬ还具有功能调控㊁环境稳定性高㊁制备路径简单和多元化等特点ꎮ自２００７年首次制备获得共轭微孔聚合物以来ꎬ至今为止已经发展了多种制备方法ꎬ并且在气体吸附㊁化学传感㊁异相催化㊁能量存储与转换等诸多领域取得了重要应用ꎮ系统归纳了共轭微孔聚合物的制备方法和应用ꎬ同时总结了共轭微孔聚合物研究目前存在的主要问题以及未来发展方向ꎮ关键词:共轭微孔聚合物ꎻ有机多孔材料ꎻ制备方法ꎻ气体吸附ꎻ化学传感ꎻ异相催化ꎻ能量存储与转换中图分类号:ＴＱ３１７㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７４－３９６２(２０１９)０４－０３６５－１０ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＣｏｎｊｕｇａｔｅｄＭｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓＰｏｌｙｍｅｒｓＨＵＸｉａｏｗｅｎꎬＷＡＮＧＨａｉｇｅꎬＨＥＹａｎꎬＬＩＨｕｉｘｉｎꎬＬＩＨｕｉｍｉｎꎬＣＨＥＮＧＺｈｏｎｇｈｕａꎬＬＩＡＯＹａｏｚｕ(ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｉｂｅｒｓａｎｄＰｏｌｙｍｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１６２０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｍｅｒｓ(ＣＭＰｓ)ａｒｅａｃｌａｓｓｏｆｐｏｒｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｓꎬｗｈｉｃｈｃｏｎｓｉｓｔｏｆｆｕｌｌｙｃｏｎｊｕ￣ｇａｔｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｈａｉｎｓｗｉｔｈａｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｋｅｌｅｔｏｎａｎｄｈａｖｅａｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈａｐｏｒｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｌｅｓｓｔｈａｎ２ｎｍ.Ｆｒｏｍｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｔｈｅｒｉｇｉｄｉｔｙａｎｄｂｏｎｄｉｎｇｍｏｄｅｏｆｔｈｅｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｕｎｉｔｓｒｅｎｄｅｒｉｔｓｓｋｅｌｅｔｏｎｔｏｅｆ￣ｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｃｈａｎｎｅｌꎬｉｎｓｔｅａｄｏｆｆｏｒｍｉｎｇａπ￣πｓｔａｃｋｉｎｇｌｉｋｅｔｈｏｓｅｄｅｎｓｅａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｓａｓｆｏｕｎｄｉｎｃｏｎｊｕ￣ｇａｔｅｄｓｍａｌｌｍｏｌｅｃｕｌｅｓꎬｌｉｎｅａｒｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓ.ＴｈｅｒｅｆｏｒｅꎬＣＭＰｓｎｏｔｏｎｌｙｐｏｓｓｅｓｓｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｅｒｔａｉｎｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓꎬｂｕｔａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｓｔａｂｌｅｐｏｒｏｓｉｔｙꎬａｎｄｈａｖｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｕｔｔｉｎｇꎬｈｉｇｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙꎬｓｉｍｐｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐａｔｈｗａｙａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ.ＳｉｎｃｅｔｈｅｆｉｒｓｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＣＭＰｓｉｎ２００７ꎬｖａｒｉｏｕｓｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｏｆａｒꎬａｎｄａｓｅｒｉｅｓｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｇａｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎꎬｃｈｅｍｉ￣ｃａｌｓｅｎｓｉｎｇꎬｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｃａｔａｌｙｓｉｓꎬｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅａｎｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ.ＩｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗꎬｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｍｅｒｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄꎬａｎｄｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆＣＭＰｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｍｅｒꎻｏｒｇａｎｉｃｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓꎻｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎꎻｇａｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎꎻｃｈｅｍｉｃａｌｓｅｎｓｉｎｇꎻｃａｔａｌｙｓｉｓꎻｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅａｎｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ1㊀前㊀言有机多孔聚合物(ｐｏｒｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｓꎬＰＯＰｓ)是由ＣꎬＨꎬＯꎬＮꎬＢ等轻质元素组成ꎬ具有较高比表面积和孔结构可调控的新型聚合物材料ꎮ与常规无机多孔材料和金属有机框架材料相比ꎬＰＯＰｓ具有质量更轻㊁比表面积更大的优点ꎮ同时ꎬ由于ＰＯＰｓ的分子可设计性㊁孔结构和功能可调控等特点ꎬ广泛应用于气体吸附㊁化学传感㊁异相催化㊁能量存储与转换等领域ꎮ基于其结中国材料进展第３８卷构特点ꎬ这类材料可分为４种类型ꎮ通过密集交联来阻止高分子链紧密堆积形成微孔结构的聚合物ꎬ即超交联聚合物(ｈｙｐｅｒ￣ｃｒｏｓｓ￣ｌｉｎｋｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓꎬＨＣＰｓ)ꎻ通过刚性和扭曲基团阻止链密集堆积而形成的聚合物ꎬ即自具微孔聚合物(ｐｏｌｙｍｅｒｓｏｆｉｎｔｒｉｎｓｉｃｍｉｃｒｏｐｏｒｏｓｉｔｙꎬＰＩＭｓ)ꎻ基于刚性骨架的可逆缩合反应形成的聚合物ꎬ即共价有机骨架聚合物(ｃｏｖａｌｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｓꎬＣＯＦｓ)ꎻ通过构建大共轭体系形成分子网络结构的刚性聚合物ꎬ即共轭微孔聚合物(ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｍｅｒｓꎬＣＭＰｓ)ꎮ近年来ꎬＣＭＰｓ作为新兴的有机多孔材料尤为受到研究者的关注ꎮ其重要的特点是:化学结构由全共轭分子链围筑ꎬ具有三维网络骨架㊁自具微孔结构且孔径小于２ｎｍꎮ从分子结构上看ꎬ共轭单元的刚性和成键方式ꎬ导致ＣＭＰｓ骨架能有效地支撑起微孔通道ꎬ而不像共轭小分子或是线性共轭高分子那样通过π￣π堆积而形成致密的凝聚体ꎮ因此ꎬＣＭＰｓ既拥有某些共轭聚合物的光电性质ꎬ又能够提供稳定的多孔性ꎬ还具有功能调控㊁环境稳定㊁制备路径简单和多元化等特点ꎮ２００７年英国利物浦大学Ｃｏｏｐｅｒ课题组[１]首次报道了这类多孔聚合物 聚乙炔撑芳基(ＰＡＥｓ)网络化合物ꎮＰＡＥｓ具有无定型的结构ꎬ最早被用于二氧化碳和氢气的低压吸附或存储ꎬ其气体吸附热力学行为与结晶态ＣＯＦｓ很类似ꎮ随着研究的深入ꎬ各种新型ＣＭＰｓ不断地被合成出来ꎬ其比表面积㊁孔体积以及气体吸附能力不断提高ꎮ目前ꎬＣＭＰｓ主要通过金属偶联反应(如ＹａｍａｍｏｔｏꎬＳｕｚｕｋｉꎬＳｏｎｏｇａｓｈｉｒａ反应)㊁席夫碱反应以及环化反应等键合不同拓扑序列(如Ｃ２㊁Ｃ３㊁Ｃ４及Ｃ６)共轭单体进行制备ꎮ进而对ＣＭＰｓ化学修饰和功能调控ꎬ使之在气体吸附分离㊁异相催化㊁光能捕获和转移㊁能源存储以及化学传感等领域展现出重要的应用价值[２]ꎮ本论文旨在对共轭微孔聚合物的制备方法和应用进行系统归纳ꎬ并对目前该研究领域存在的问题进行分析与展望ꎮ2㊀共轭微孔聚合物的制备方法为使ＣＭＰｓ具备多孔共轭结构ꎬ采用的构筑结构单元应至少具有两个反应位点或交联点ꎬ不同结构单元的连接方式主要通过共价键连接ꎮ根据结构单元的几何形状不同ꎬ可以将其分为Ｃ２㊁Ｃ３㊁Ｃ４和Ｃ６４种类型ꎬ不同类型的结构单元可通过自聚反应或者偶联反应形成三维网络高分子ꎮ选择不同结构单元可制备得到不同的目标产物ꎬ因此ＣＭＰｓ具有很强的分子设计性ꎮ通常ꎬ制备方法分为金属偶联反应(如ＳｕｚｕｋｉꎬＹａｍａｍｏｔｏꎬＳｏｎｏｇａｓｈｉｒａꎬＢｕｃｈｗａｌｄ￣ＨａｒｔｗｉｇꎬＧｌａｓｅｒ)㊁氧化聚合㊁环化三聚反应等ꎮ2 1㊀Suzuki偶联反应Ｓｕｚｕｋｉ偶联反应也称为铃木反应ꎬ一般为芳基硼酸与氯㊁溴㊁碘卤代芳烃在零价钯配合物催化下ꎬ发生交叉偶联反应ꎮ其优点是反应条件较温和㊁区域和立体选择性高以及官能团环境容忍性好等ꎬ能够满足ＣＭＰｓ结构多样化的合成需求ꎮ２０１０年ꎬＪｉａｎｇ等[３]通过Ｓｕｚｕｋｉ偶联聚合反应制备聚苯撑骨架ＰＰ￣ＣＭＰꎬ能够激发能量转移ꎬ增强载流子的迁移能力ꎬ在光捕获方面有重要应用前景ꎮＣＭＰｓ的交联网络和刚性骨架导致其具有极好的化学稳定性ꎬ但是不溶不熔ꎬ加工性能差ꎮＣｏｏｐｅｒ等[４]通过Ｓｕｚｕｋｉ反应首次制备出可溶性ＳＣＭＰ１ꎮ但是ꎬ当ＳＣＭＰ１加工为薄膜时ꎬ其比表面积由５０５下降到１２ｍ２/ｇꎬ对氢气的吸附影响不大(４ｍｍｏｌ/ｇꎬ０ １ＭＰａꎬ７７Ｋ)ꎬ氮气吸附迅速下降(０ ４ｍｍｏｌ/ｇꎬ０ １ＭＰａꎬ７７Ｋ)ꎮ该研究为ＣＭＰｓ的溶液加工提供了新方向ꎮＣｏｏｐｅｒ等[５]继而通过Ｓｕｚｕｋｉ偶联反应制备了一系列高量子产率白光发射的ＣＭＰｓꎮ此外ꎬ他还发现通过改变单体的加成顺序可以得到不同的结构域ꎬ对荧光性能有很强的影响ꎮ将多孔聚合物制成荧光传感器ꎬ可对挥发性有机化合物(ＶＯＣｓ)进行高灵敏度检测ꎮ基于Ｓｕｚｕｋｉ偶联[６]ꎬ改变单体链长和键型ꎬ合成的联苯型ＣＭＰｓ和螺二氟化物型ＣＭＰｓ还具有良好的光催化产氢性能ꎮ2 2㊀Yamamoto偶联反应Ｙａｍａｍｏｔｏ偶联反应也称为山本反应ꎬ是卤代芳烃在过渡金属镍催化作用下形成Ｃ￣Ｃ键的交叉偶联反应ꎮ２００９年ꎬＴｈｏｍａｓ等[７]首次通过Ｙａｍａｍｏｔｏ偶联反应制备出一系列螺二芴基ＹＳＮ￣ＣＭＰｓꎬ通过调节不同结构单体的键长和构型ꎬ可调控其比表面积和孔结构ꎮ当２ꎬ２ᶄꎬ７ꎬ７ᶄ￣四溴￣９ꎬ９ᶄ￣螺二芴自聚时ꎬ得到ＣＭＰｓ的比表面积为１２７５ｍ２/ｇꎻ当其与对二溴苯共聚时ꎬ聚合物比表面积降为８８７ｍ２/ｇꎻ与间二溴苯共聚时ꎬ比表面积降为３６１ｍ２/ｇꎻ与邻二溴苯共聚时ꎬ比表面积仅为５ｍ２/ｇꎮ因此ꎬ不同的结构单元会极大地影响ＣＭＰｓ的孔结构ꎬ一般而言ꎬ对位取代芳基单体有利于多孔结构的形成[８]ꎮＸｕ等[９]利用Ｙａｍａｍｏｔｏ偶联反应ꎬ以四(４￣溴苯基)乙烯(ＴＰＴＢＥ)作为单组分合成了一种新型共轭微孔聚合物(ＴＰＥ￣ＣＭＰ)ꎮ在得到的聚合物中ꎬＴＰＥ单元直接连接形成一个连锁网络ꎬ限制了苯基的旋转ꎬ使之具有高的发光活性ꎬ在可见光全解水制氢方面有很大的潜力ꎮ但是ꎬＹａｍａｍｏｔｏ偶联反应使用的镍催化剂易氧化吸水而导致失活ꎬ因此反应过程中严格控制无水无氧条件ꎬ一定程度上提高了ＣＭＰｓ的制备成本ꎮ2 3㊀Sonogashira偶联反应Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ偶联反应是端炔基和卤代芳烃在钯催化６６３㊀第４期胡孝文等:共轭微孔聚合物的制备及应用研究进展剂和铜(Ｉ)盐催化剂作用下的交叉偶联反应ꎮ２００７年ꎬＣｏｏｐｅｒ等[１０]通过Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ偶联反应ꎬ首次发现并报道了一系列ＣＭＰｓꎬ并对其骨架中的炔基功能化处理ꎮ２０１２年ꎬＷｅｂｅｒ等[１１]利用硫醇￣炔基反应ꎬ对ＣＭＰ￣１进行后处理(图１)ꎮ相比于处理前的ꎬ功能化处理后的ＣＭＰ￣１的氮气脱吸附比表面积略有下降ꎬ但其二氧化碳吸附能力略有上升ꎮ但是ꎬ过度的功能化则会导致ＣＭＰｓ的比表面积和二氧化碳吸附能力下降ꎮＬｉｒａｓ等[１２]通过Ｓｏｎｏ￣ｇａｓｈｉｒａ￣Ｈａｇｉｈａｒａ交叉偶联反应ꎬ设计合成了基于ＢＯＤＩＰＹ染料(ＣＭＰＢＤＰ)的新型ＣＭＰｓꎬ显示出优异的发光性质和有效的非均相光催化活性ꎮＣＭＰＢＤＰ具有高热稳定性和高表面积ꎬ具有微孔尺寸ꎬ并且在可见光(５００ｎｍ)下通过单线态氧有效催化硫代苯甲醚ꎬ使之高选择性氧化成相应的亚砜ꎬ光催化活性大大提高ꎬ并且循环使用性能非常优异ꎮＱｉａｎ等[１３]通过Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ￣Ｈａｇｉｈａｒａ交叉偶联聚合ꎬ从２ꎬ３ꎬ５￣三溴噻吩类乙炔苯单体出发ꎬ设计合成了噻吩基ＣＭＰｓ网络ＳＣＭＰｓ(图２)ꎬ具有丰富的孔隙率㊁共轭网络结构和富电子结构ꎮ其最高比表面积达８５５ｍ２/ｇꎬ对碘有较好的吸附能力ꎬ在３５３Ｋ和正常大气的密闭容器中ꎬ对碘的吸附率高达２２２％(质量分数ꎬ下同)ꎮ图１㊀ＣＭＰ￣１的合成方法及后处理方法[１１]Ｆｉｇ １㊀Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｐｏｓｔ￣ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＣＭＰ￣１[１１]图２㊀ＳＣＭＰ￣１和ＳＣＭＰ￣２的合成方法[１３]Ｆｉｇ ２㊀ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＳＣＭＰ￣１ａｎｄＳＣＭＰ￣２[１３]2 4㊀Buchwald ￣Hartwig 偶联反应Ｂｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇ偶联反应是卤代芳烃和芳香胺在少量钯催化剂的作用下ꎬ反应生成Ｃ￣Ｎ键的偶合反应ꎮ２００８年ꎬＦｒéｃｈｅｔ等[１４]首次通过Ｂｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇ反应制备了聚苯胺网络结构ꎬ用于氢气吸附ꎮ自２０１４年起ꎬ作者课题组[１５]将此方法广泛地拓展到ＣＭＰｓ的高效制备上ꎮ以三(４￣溴苯基)胺为核心ꎬ选取不同芳香胺为连接点ꎬ制备了一系列的聚三苯基胺ＣＭＰ(ＰＴＰＡｓ)(图３)ꎮ通过改变芳香胺的共轭长度及刚性ꎬ可调控ＰＴＰＡｓ的比表面积及孔结构ꎮ研究结果表明共轭长度更长㊁刚性更强的芳香胺可实现更大的比表面积ꎬ最高达５３０ｍ２/ｇꎮ图３㊀Ｂｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇ偶联反应制备ＣＭＰｓ[１５]Ｆｉｇ ３㊀ＣＭＰｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙＢｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ[１５]７６３中国材料进展第３８卷㊀㊀进而以六(４￣溴苯基)苯(ＨＢＢ)为核心[１６]ꎬ与不同芳基二胺反应成功制备了一系列超交联六苯基苯共轭微孔聚合物(ＨＣＭＰｓ)(图４)ꎮ其比表面积达４３０ｍ２/ｇꎬ呈现非常均一的微孔分布ꎮ大量胺官能团和微孔的存在ꎬ为ＨＣＭＰｓ提供了极高的碘亲和力ꎬ其吸附能力高达３３６％ꎮ这种方法为制备主链含氮的ＣＭＰｓ提供了非常有效的路径ꎮ利用双氧水和肼分别对ＨＣＭＰｓ进行后处理ꎬ通过调节其氧化还原态ꎬ实现对碘气和二氧化碳的选择性吸附ꎮ图４㊀Ｂｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇ偶联反应制备ＨＣＭＰｓ[１６]Ｆｉｇ ４㊀ＨＣＭＰｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙＢｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ[１６]2 5㊀Glaser偶联反应Ｇｌａｓｅｒ偶联反应是末端炔烃自身的氧化偶联反应ꎬ生成二炔烃化合物ꎮ２０１０年ꎬＤｅｎｇ等[１７]制备出双炔基ＣＭＰｓꎬ并对其用萘锂在四氢呋喃溶液中进行锂掺杂(图５)ꎬ发现当锂含量为０ ５％(质量分数)时ꎬ聚合物对氢气的吸附力显著提高ꎬ在７７Ｋ㊁０ １ＭＰａ大气压下ꎬ氢气吸附量由原来的１ ６％提升为６ １％ꎮ若锂含量大于０ ５％ꎬ氢气吸附量反而会下降ꎮ之后ꎬ他们利用聚合物的超疏水性[１８]ꎬ实现了油水分离和对有机溶剂的高效吸附ꎮＸｕ等[１９]以１ꎬ３ꎬ５￣三(４￣乙炔苯基)￣苯(ＴＥＰＢ)和１ꎬ３ꎬ５￣三乙炔基苯(ＴＥＢ)为原料经Ｇｌａｓｅｒ偶联反应合成了ＰＴＥＰＢ和ＰＴＥＢꎬ在４２０ｎｍ可见光激发下分别表观出的光量子效率分别为１０ ３％和７ ６％ꎻ利用全太阳光谱测得的太阳￣氢转换效率可达０ ６％ꎮ总体而言ꎬ通过不同金属偶联反应可得到不同特性的ＣＭＰｓꎮ通过Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ￣Ｈａｇｉｈａｒａ偶联反应和Ｇｌａｓｅｒ偶联反应得到的ＣＭＰ中含有炔基ꎬ可对其进行后处理和功能化ꎮ通过Ｂｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇ偶联反应可引入Ｃ￣Ｎ键ꎬ赋予ＣＭＰ一定的氧化还原性ꎬ在二氧化碳选择性捕集㊁电化学储能方面有重要应用前景ꎮ2 6㊀氧化聚合反应氧化聚合是指含有活泼氢原子的化合物在氧化催化剂的作用下ꎬ脱氢偶联形成聚合物的方法ꎮ根据氧化形式的不同ꎬ可分为化学氧化聚合和电化学氧化聚合ꎮ化学氧化聚合是在氧化剂如ＦｅＣｌ３等作用下ꎬ单体脱氢聚合的反应ꎮＨａｎ等[２０]利用咔唑单体ꎬ在ＦｅＣｌ３的作用下进行聚合ꎬ得到的咔唑基ＣＭＰꎬ比表面积高达２２２０ｍ２/ｇꎬ表现出良好的二氧化碳(２１ ２％ꎬ０ １ＭＰａꎬ２７３Ｋ)和氢气(２ ８％ꎬ０ １ＭＰａꎬ７７Ｋ)的存储能力ꎬ并展现出良好的二氧化碳/氮气㊁二氧化碳/甲烷选择性吸附ꎮ之后ꎬ他们[２１]又通过设计咔唑单体的结构单元来调控ＣＭＰ即咔唑多孔聚合物(ＣＰＯＰ)的孔特性(图５)ꎬ其中ＣＰＯＰ￣９主要为介孔结构ꎬ其比表面积高达２４４０ｍ２/ｇꎮ相比于ＣＰＯＰ￣８(２０８ｍｇ/ｇ)和ＣＰＯＰ￣１０(１８１ｍｇ/ｇ)ꎬＣＰＯＰ￣９在２９８Ｋ㊁饱和蒸汽压下对水蒸气的吸附量为８０４ｍｇ/ｇꎬ说明孔尺寸对水蒸气的吸附具有极大影响ꎮ同时ꎬＣＰＯＰ￣９对二氧化碳㊁氢气和甲苯蒸气也有极好的吸附性能ꎮ图５㊀化学氧化聚合制备咔唑基ＣＭＰｓ[２１]Ｆｉｇ ５㊀Ｃａｒｂａｚｏｌｅ￣ｂａｓｅｄＣＭＰｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｏｘｉｄａｔｉｖｅｐｏｌ￣ｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ[２１]Ｚｈａｎｇ等[２２]发现ＣＰＯＰ￣８的咔唑多孔结构具有极好的光催化性能ꎬ如苯甲酰甲基溴的脱卤还原㊁烷基硼酸氧化ꎮ这归功于ＣＰＯＰ￣８共轭结构和多孔特性ꎬ可增加对可见光的吸收㊁加速反应速率ꎮ同样ꎬ可对含有活泼氢的星型噻吩或苯胺单体进行氧化聚合[２３]ꎬ得到相对应的ＣＭＰｓꎮ此外ꎬ作者课题组通过改进合成方法ꎬ发现咔唑基ＣＭＰｓ是优良的炭前驱体(图６)ꎬ在超级电容器等能源存储领域应用潜力巨大[２４]ꎮＳｕ等[２５]以１ꎬ３ꎬ５￣三(９￣咔唑基)苯(ＴＣＢ)为单体ꎬ通过简单的无水ＦｅＣｌ３的氧化偶联得８６３㊀第４期胡孝文等:共轭微孔聚合物的制备及应用研究进展到了碳氮化共轭微孔聚合物(Ｃ￣ＣＭＰｓ)ꎮＣ￣ＣＭＰｓ具有很高的孔隙率和高达１１３７ｍ２/ｇ的比表面积ꎮＣ￣ＣＭＰｓ用于可见光催化伯胺和仲胺的氧化㊁氮杂环的耗氧脱氢和硫化物的氧化等反应ꎬ均具有较高的催化效率ꎮ此外ꎬＣ￣ＣＭＰｓ光催化剂可以循环使用ꎬ并且经过多次重复使用后催化效率没有明显下降ꎮＨａｎ等[２６]采用类似方法制备了含三环金属化铱配合物的咔唑基多孔聚合物ＣＰＯＰ￣２０和ＣＰＯＰ￣２１ꎬ比表面积最高为４８０ｍ２/ｇꎬ具备良好的磷光性能ꎬ可作为Ａｚａ￣Ｈｅｎｒｙ反应的多相有机光催化剂ꎮ图６㊀咔唑基ＣＭＰｓ及其炭材料的制备方法[２４]Ｆｉｇ ６㊀Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｒｂａｚｏｌｅ￣ｂａｓｅｄＣＭＰｓａｎｄｄｅｒｉｖｅｄｃａｒｂｏｎｓ[２４]电化学聚合也是一种特殊的氧化聚合ꎬ是单体在电极上因氧化或还原发生的聚合反应ꎮＭａ等[２７]在基板上通过多次的循环伏安ꎬ采用电化学聚合修饰的咔唑单体制备ＣＭＰ薄膜(图７)ꎮ该薄膜具有微孔结构ꎬ并且通过电化学掺杂可以提高薄膜的导电率ꎮ之后ꎬ他们将咔唑单元接枝在含锌卟啉环上ꎬ将其电沉积在导电玻璃上得到ＣＭＰ薄膜[２８]ꎬ利用卟啉环的氧化还原性ꎬ将其用于超级电容器ꎬ高度交联网络结构和多孔特性有利于电荷的存储以及电解液和电极的接触ꎬ在０ １ｍｏｌ/ＬＢｕ４ＮＰＦ６电解液中ꎬ５Ａ/ｇ电流密度下ꎬ其电容量为１４２Ｆ/ｇꎮ图７㊀电化学聚合制备咔唑基ＣＭＰｓ[２７]Ｆｉｇ ７㊀Ｃａｒｂａｚｏｌｅ￣ｂａｓｅｄＣＭＰｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ[２７]对于化学氧化聚合而言ꎬ合成的ＣＭＰ一般为粉末ꎬ由于ＣＭＰ的交联网络结构导致其不溶不熔ꎬ不利于后期加工ꎮ而电化学氧化聚合可直接得到ＣＭＰ薄膜ꎬ便于膜器件的开发与应用ꎮ2 7㊀炔基环化反应炔基环化反应是以钴为催化剂ꎬ单体在溶剂中加热回流制备聚合物的方法ꎮＬｉｕ等[２９]利用不同长度的炔基单体ꎬ实现了ＣＭＰ孔径及比表面积的精确调控(图８)ꎮ图８㊀炔基单体环化三聚反应[２９]Ｆｉｇ ８㊀Ｃｙｃｌｏｔｒｉｍｅｒｒｅａｃｔｉｏｎｏｆａｌｋｙｎｙｌｍｏｎｏｍｅｒ[２９]2 8㊀氰基环化反应氰基环化反应是将ＺｎＣｌ２与单体共混后ꎬ在离子热条件下制备多孔聚合物的方法ꎬ其中ＺｎＣｌ２具有溶剂㊁催化剂以及模板制孔剂的作用ꎮ该方法得到的ＣＭＰｓ又称为共价三嗪类聚合物(ｃｏｖａｌｅｎｔｔｒｉａｚｉｎｅ￣ｂａｓｅｄｆｒａｍｅｗｏｒｋｓꎬＣＴＦｓ)ꎬ与其它ＣＭＰｓ不同ꎬ该类聚合物也具备一定的结晶性ꎬ又属于ＣＯＦｓ范畴ꎮ２００８年ꎬＴｈｏｍａｓ等[３０]在４００ħ下熔融的ＺｎＣｌ２中ꎬ利用腈类小分子首次制备出ＣＴＦｓ(图９)ꎮ通过调控温度[３１]㊁单体[３２]及反应动力学参数[３３]ꎬ制备不同孔结构和特性的ＣＴＦｓꎮ图９㊀氰基单体环化三聚反应合成ＣＴＦｓ[３０]Ｆｉｇ ９㊀ＣＴＦｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｃｙｃｌｏｔｒｉｍｅｒｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｃｙａｎｏｍｏｎｏｍｅｒ[３０]９６３中国材料进展第３８卷Ｌｉ等[３４]在ＺｎＣｌ２熔体中通过改变温度开发了一类四氰基喹啉并二甲烷衍生的导电微孔共价三嗪基骨架ＴＣＮＱ￣ＣＴＦｓ(图１０)ꎮＴＣＮＱ￣ＣＴＦｓ具有高氮含量(>８％)和大比表面积(>３６００ｍ２/ｇ)ꎮ这些ＣＴＦｓ具有优异的比电容ꎬ最高值超过３８０Ｆ/ｇꎬ能量密度达到４２ ８Ｗｈ/ｋｇꎬ并且在１００００次循环后其比电容没有明显的降低ꎬ具有显著的循环稳定性ꎮ这类ＣＴＦｓ在作为电化学储能系统的高性能电极材料时具有巨大潜力ꎮ但是ꎬ离子热法制备ＣＴＦｓ需要高温高压的苛刻条件ꎬ聚合物成膜能力差ꎮ利用ＺｎＣｌ２可以作为路易斯酸催化反应的特点ꎬＤａｉ等[３５]将４ꎬ４ᶄ￣联苯二甲腈置于三氟甲磺酸(强酸)中１１０ħ反应约３ｍｉｎꎬ除去多余的反应产物ꎬ即可形成ＴＣＮＱ￣ＣＴＦｓ薄膜ꎮ由于三嗪环独特的结构ꎬＣＴＦｓ在催化[３６ꎬ３７]㊁能源存储[３８]㊁气体吸附分离[３９ꎬ４０]㊁光催化[４１ꎬ４２]等领域都有广泛的应用ꎮ图１０㊀离子热方法制备ＴＣＮＱ￣ＣＴＦｓ[３４]Ｆｉｇ １０㊀ＴＣＮＱ￣ＣＴＦｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｉｏｎｉｃｔｈｅｒｍａｌｍｅｔｈｏｄ[３４]3㊀共轭微孔聚合物的应用由于ＣＭＰｓ具有丰富微孔结构㊁π￣π共轭体系㊁分子可设计性等优点ꎬ在面对环境和能源领域的应用挑战时ꎬ表现出很好的发展潜能ꎮＣＭＰｓ在吸附分离㊁异相催化㊁能源存储㊁光催化产氢㊁发光器件㊁化学传感器等领域均有广泛的应用ꎮ3 1㊀吸附分离氢气是一种具有高能量密度且绿色清洁的能源ꎮ由于氢气具有一定的危险性ꎬ其存储问题一直阻碍着氢气的实际应用ꎮ二氧化碳作为温室气体ꎬ对其吸附封装也至关重要ꎮＣＭＰｓ是一种新型多孔材料ꎬ大量的微孔提供了足够的吸附和存储空间ꎬ在氢气㊁二氧化碳等气体㊁放射碘和有机溶剂吸附等方面有大量应用ꎮ对ＣＭＰｓ进行后处理和功能化ꎬ又可极大提高其吸附性能ꎮ例如ꎬＬｉｕ等[４３]制备了一系列的聚苯撑结构的ＣＭＰｓ用于氢气存储ꎬ在７７Ｋ和６ＭＰａ大气压下ꎬＰＯＰ￣１(１０３１ｍ２/ｇ)㊁ＰＯＰ￣２(１０１３ｍ２/ｇ)㊁ＰＯＰ￣３(１２４６ｍ２/ｇ)和ＰＯＰ￣４(１０３３ｍ２/ｇ)的氢气存储量分别为２ ７８％㊁２ ７１％㊁３ ０７％和２ ３５％ꎮ氢气吸附是一个热焓控制的过程ꎬ不同芳香共轭骨架中ꎬ氢气的结合能会有差别ꎮ对ＣＭＰｓ进行锂后处理[１６]或者负载钯[４４]ꎬ可提高氢气的吸附量ꎮ甲烷是天然气的重要组成成分ꎬ也是一种存储量丰富的能源气体ꎮ与其他气体相比ꎬ在ＣＭＰｓ甲烷吸附方面的探究相对较少ꎮＬｕ等[４５]发现用锂处理ＣＯＰ￣１(图１１)ꎬ生成的羧酸锂有利于二氧化碳的吸附ꎮ同时ꎬＣＯＰ￣１在２９８Ｋ和１ ８ＭＰａ压力下ꎬ对甲烷的吸附量为２９ｍｇ/ｇꎮ锂处理后ꎬ吸附量提高为３９ｍｇ/ｇꎮ但相比于金属有机框架材料(ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ)ꎬＣＭＰｓ对甲烷的吸附量仍较低[４６]ꎮ图１１㊀ＣＯＰ￣１的合成方法及其后锂化处理[４５]Ｆｉｇ １１㊀Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｌｉｔｈｉｕｍ￣ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＣＯＰ￣１[４５]气体选择性对ＣＭＰｓ的吸附也是一个重要的参数ꎮ比如ꎬ氮元素的引入有利于提高二氧化碳吸附性能以及对氮气的选择性ꎮ作者课题组[１４ꎬ１５]通过Ｂｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇ反应制备了含大量氮元素的ＣＭＰｓꎬ在２７３Ｋ㊁０ １ＭＰａ下二氧化碳吸附量为６ ５％ꎬ对氮气的选择吸附性系数为３５~１０５ꎮＱｉｎ等[４７]报道了一系列噻吩基共轭微孔聚合物ＳＣＭＰｓ(图１２)ꎮＳＣＭＰ￣ＣＯＯＨ＠１的比表面积可达９１１ｍ２/ｇꎬ在３１８Ｋ和６ＭＰａ的条件下ꎬ其二氧化碳吸附量高达８１７ｍｇ/ｇꎮ此外ꎬ相对于氮气和甲烷而言ꎬＳＣＭＰｓ对二氧化碳具有良好的吸附选择性ꎮ０７３㊀第４期胡孝文等:共轭微孔聚合物的制备及应用研究进展图１２㊀ＳＣＭＰｓ的合成方法[４７]Ｆｉｇ １２㊀ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＳＣＭＰｓ[４７]㊀㊀除气体吸附外ꎬＣＭＰｓ还可以有效地吸附有毒化学物质㊁有机溶剂㊁染料等ꎮ在其骨架中引入疏水基团ꎬ如氟等ꎬ可增加多孔材料的疏水性ꎬ用于油水分离[４８]ꎮ同样ꎬ引入亲水基团可增加其亲水性ꎮＣｏｏｐｅｒ等[４９]利用Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ反应ꎬ改变溴代芳烃上的官能团从而得到不同骨架ＣＭＰｓ(图１３)ꎮ当吸附甲基橙染料时ꎬ只有ＣＭＰ的骨架中含有羟基ꎬ才能对甲基橙进行有效吸附ꎮ图１３㊀不同官能团修饰ＣＭＰｓ的合成方法[４９]Ｆｉｇ １３㊀ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＣＭＰｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ[４９]3 2㊀异相催化由于ＣＭＰｓ在分子层次上具有可设计性ꎬ因此可以将不同的官能团修饰在ＣＭＰｓ骨架中ꎬ从而形成一些内在的催化位点ꎮ同时ꎬ充分利用其多孔特性和共轭骨架ꎬＣＭＰｓ可以作为小型纳米反应器ꎮＪｉａｎｇ等[５０]将金属卟啉作为其中一个结构单元进行Ｓｕｚｕｋｉ偶联反应ꎬ得到ＦｅＰ￣ＣＭＰｓ(图１４)ꎮ之后将ＦｅＰ￣ＣＭＰｓ作为催化剂ꎬ催化反式二苯乙烯进行环氧化反应ꎬ其高比表面积和足够的反应活性位点保证了良好的反应活性ꎬ催化反应转化率为９７％ꎬ转换数高达９７３２０ꎮ同时ꎬＦｅＰ￣ＣＭＰｓ可以重复回收利用ꎬ催化性能没有减弱ꎮ图１４㊀ＦｅＰ￣ＣＭＰｓ的合成方法[５０]Ｆｉｇ １４㊀ＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＦｅＰ￣ＣＭＰｓ[５０]Ｄｅｎｇ等[５１]在设计ＣＭＰｓ时ꎬ利用氮氧元素的配位作用ꎬ在ＣＭＰｓ中引入Ｃｏ和Ａｌ金属元素ꎬ其中Ｃｏ￣ＣＭＰ㊁Ａｌ￣ＣＭＰ和ＣＭＰ的比表面积分别为９６５㊁７９８和７７２ｍ２/ｇꎬ金属元素的引入可略微提高比表面积和二氧化碳吸附能力ꎮ配位Ｃｏ和Ａｌ可作为高活性催化位点ꎬ实现室温条件下二氧化碳和环氧丙烷转换为碳酸丙烯酯ꎮＴｈｏｍａｓ等[５２]在ＣＴＦｓ中引入吡啶氮ꎬ与三嗪环中氮和铂一起进行配位ꎬ作为固体催化剂ꎬ催化甲烷生成甲醇ꎮ作者课题组[５３]在类聚苯胺ＮＣＭＰｓ上负载氯化钯ꎬ利用其自身还原性制备钯纳米颗粒负载的聚合物异相催化剂ꎬ表现出优异的Ｓｕｚｕｋｉ催化活性和循环稳定性ꎮ另外ꎬＣａｏ等[５４]设计了一种具有氰基和吡啶基孔功能的ＣＭＰｓ材料ꎮ该种ＣＭＰｓ材料可以作为一种有效的载体和约束材料ꎬ用于超细银纳米粒子的固定ꎮ得到的Ａｇ０＠ＣＭＰ复合材料可以作为室温下还原硝基苯酚的优良催化剂ꎬ并具有恢复方便㊁可重用性好等特点ꎮ3 3㊀电化学能源存储通过合理的分子设计ꎬ可以使ＣＭＰｓ具备高比表面积和强氧化还原性ꎬ用于电化学储能ꎮＪｉａｎｇ等[５５]通过Ｓｏｎｏｇａｓｈｉｒａ偶联反应制备出用于锂离子电池的正极材料ＨＡＴＮ￣ＣＭＰ(图１５)ꎮＨＡＴＮ￣ＣＭＰ自身的氧化还原特性和连通的孔结构有利于锂离子的传输和电子转移ꎮ１７３中国材料进展第３８卷图１５㊀ＨＡＴＮ￣ＣＭＰ合成和基本孔结构的示意图(ａ)ꎬＨＡＴＮ￣ＣＭＰ电极和所构建的锂电池照片(ｂ)[５５]Ｆｉｇ １５㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＨＡＴＮ￣ＣＭＰａｎｄｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔａｒｙｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ(ａ)ꎬｔｈｅｐｈｏｔｏｓｏｆＨＡＴＮ￣ＣＭＰｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓａｎｄｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｉｅｓｔｈｕｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄ(ｂ)[５５]Ｈｕａｎｇ等[５６]通过一系列的分子合成及设计ꎬ制备了亚胺基ＴＡＴ￣ＣＭＰ￣１和ＴＡＴ￣ＣＭＰ￣２ꎬ用于超级电容器的电极材料ꎮ其中ＴＡＴ￣ＣＭＰ￣２显示出更好的电化学性能ꎬ在１Ａ/ｇ的电流密度下ꎬ电容量为１８３Ｆ/ｇꎬ在１０Ａ/ｇ的电流密度下循环１００００圈ꎬ电容保持率仍有９５％ꎬ表现出极好的稳定性能ꎮＺｈａｎｇ等[５７]报道了一种具有优异电化学性能的含噻吩共轭微孔聚合物(ＣＭＰｓ)在ＬｉＢＳ中的结构设计策略ꎮ具有交联结构和高比表面积(９１１ｍ２/ｇ)的聚(３ꎬ３ᶄ￣联噻吩)全噻吩基聚合物具有良好的倍率性能和循环稳定性ꎬ在４５ｍＡ/ｇ的电流密度下放电容量高达１２１５ｍＡｈ/ｇꎬ并且在０ ５Ａ/ｇ的电流密度下循环１０００次之后仍能保持６６３ｍＡｈ/ｇ的电容量ꎬ为高性能ＬｉＢＳ正极材料的合理设计提供了基础ꎮ作者课题组[５８]通过Ｂｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇ偶联的方法ꎬ将２ꎬ６￣二氨基蒽醌分别和不同芳基溴化物合成了一系列聚氨基蒽醌(ＰＡＱ)网络ꎮ由于富含氮㊁氧元素(总质量分数为２０％)和较高的比表面积(６００ｍ２/ｇ)以及强的氧化还原活性ꎬＰＡＱ在１Ａ/ｇ的电流密度下在０ ５ｍｏｌ/Ｌ的Ｈ２ＳＯ４中表现出５７６Ｆ/ｇ的三电极电容特性ꎬ在２Ａ/ｇ的电流密度下循环６０００次之后仍能保持８０％~８５％的电容和接近１００％的库仑效率(９５％~９８％)ꎮ由ＰＡＱ组装的不对称双电极超级电容器在工作电位窗口宽度为０~１ ６Ｖ时ꎬ比电容为１６８Ｆ/ｇꎬ功率密度为１３００Ｗ/ｋｇꎬ能量密度为６０Ｗｈ/ｋｇꎮ此外ꎬ电容经历２０００次循环后库仑效率高达９７％ꎬ可以保留９５ ５％的初始电容ꎮ基于此ꎬＢａｎｄｙｏ￣ｐａｄｈｙａｙ等[５９]采用芘与１ꎬ４￣苯二胺或４ꎬ４ᶄ￣二氨基联苯Ｂｕｃｈｗａｌｄ￣Ｈａｒｔｗｉｇ偶联ꎬ形成了共轭微孔聚合物网络ＰＹＤＡ和ＰＹＢＤＡꎮ其中ꎬＰＹＢＤＡ具有较好的超级电容器性能ꎬ在０ ５Ａ/ｇ电流密度下ꎬ在２ｍｏｌ/Ｌ的Ｈ２ＳＯ４中表现出具有４５６Ｆ/ｇ的三电极比电容ꎬ同时在１００ｍＶ/ｓ扫描速率下ꎬ经过２０００次循环ꎬ电容保持率为１００％ꎮ此外ꎬ共轭微孔聚合物是优良的炭前驱体ꎬ高温碳化后能保持高炭产率和良好的孔道结构ꎬ在电化学能量转换方面应用潜力巨大[６０]ꎮ3 4㊀发光器件π￣π共轭体系和３Ｄ骨架使ＣＭＰｓ具备荧光特性ꎮＣｏｏｐｅｒ等[６１]通过调控结构单元的组成ꎬ制备了一系列不同能隙的ＹＰｙ￣ＣＭＰꎬＹＰｙ(１ ８４ｅＶ)㊁ＹＤＰＰｙ(１ ９０ｅＶ)㊁ＹＤＢＰｙ(２ ０５ｅＶ)和ＳＤＢＰｙ(２ ３７ｅＶ)ꎬ能隙的不同也使这些材料有不同的荧光特性ꎬ比如ＹＤＰＰｙ在６０２ｎｍ处显示橘色荧光ꎬＹＤＢＰｙ在５４５和５８２ｎｍ处显示绿色荧光ꎮ同样ꎬ通过调控结构单元ꎬ螺二芴基ＣＭＰｓ也有类似的可调荧光性能ꎮＪｉａｎｇ等[６２]制备出核壳结构的ＣＭＰｓ调控其荧光特性ꎬ为ＣＭＰｓ在该领域的应用提供了新的合成策略ꎮ3 5㊀光催化析氢利用太阳能光催化分解水产生氢气和氧气是生产氢气的一种有效途经ꎮＣＭＰｓ作为一种半导体材料ꎬ具有结构可控性和独特的光吸收特性ꎮＣｏｏｐｅｒ等[６３]利用Ｓｕｚｕｋｉ偶联ꎬ调控ＣＰ￣ＣＭＰ中的结构单元ꎬ实现了ＣＰ￣ＣＭＰ光学带隙在１ ９４~２ ９５ｅＶ的精确调控ꎬ特殊单体的组成可赋予ＣＰ￣ＣＭＰ有效的光催化析氢效果ꎮ其研究为ＣＭＰ的应用提供了新的方向ꎮＸｕ等[６４]以铜盐为催化剂ꎬ在温和条件下通过Ｇｌａｓｅｒ偶联反应制备超薄聚合物纳米片ＰＴＥＰＢ和ＰＴＥＢꎬ其中ＰＴＥＰＢ和ＰＴＥＢ的光学带隙分别为２ ８和２ ９ｅＶꎬ均可吸收可见光ꎬ实现了可见光下的纯水分解ꎬ也证明了１ꎬ３￣二炔基团在调控催化剂电子结构和提供水分解反应的活性位点方面至关重要ꎮ此外ꎬＹｕ等[６５]发现联吡啶基团可通过提高ＣＭＰ可见光吸收㊁和水的浸润性和电荷分离ꎬ从而提高光催化析氢活性ꎬ同时催化剂中残余的钯也有利于光催化析氢ꎮＸｕ等[６６]通过调节芘与苯并噻二唑的比例ꎬ合成了一系列具有不同聚合物结构和组成的ＣＭＰｓꎮ研究表明ꎬＤ￣π￣Ａ分子结构㊁π交联剂种类㊁施主/受体比对提高光催化性能有重要作用ꎮ通常情况下ꎬＤ￣π￣Ａ聚合物比Ｄ￣Ａ和Ｄ￣π￣Ｄ聚合物具有更好的光催化性能ꎮ3 6㊀化学传感器利用其高比表面积和功能化特性ꎬＣＭＰｓ与目标化学物质发生相互作用ꎬ实现高灵敏度化学传感功能ꎮＪｉａｎｇ等[６７]首次报道了具备荧光传感功能的ＴＣＢ￣ＣＭＰꎮＴＣＢ￣ＣＭＰ在富电子的芳香类蒸气中具有明显的荧光增强现象ꎬ但在缺电子氛围下会出现荧光淬灭ꎬ在重复使用过２７３。

共轭微孔聚合物材料的研究进展共轭微孔聚合物是一类重要的有机功能材料，由于其高比表面积、高稳定性、可调控性和可增加的电子结构等特点，具有在吸附、分离、储氢、传感和电子器件等领域的广泛应用前景。

本文综述了共轭微孔聚合物的研究进展，涉及到合成方法、结构特征、物理性质和应用等方面。

合成方法在共轭微孔聚合物的合成中，通常采用二硫化碳法、静电吸附法、热处理法、溶剂热法以及溶剂蒸发法等多种方法。

其中，二硫化碳法是一种简单有效的合成方法，可以通过在碳源和硫源存在的条件下进行冰浴反应，合成出具有较高表面积和孔径大小的共轭微孔聚合物。

结构特征共轭微孔聚合物的结构特征主要包括微孔结构、孔径和表面积等方面。

其微孔结构是由聚合物的共轭系统和有机配体的协同作用形成的，这种协同作用在共轭微孔聚合物的孔径和表面积方面也发挥了重要作用。

此外，共轭微孔聚合物还具有良好的荷电传导性能和可控性。

物理性质共轭微孔聚合物具有较高的比表面积和微孔大小，能够大量吸附和存储气体分子、离子和小分子等，具有非常广泛的应用前景。

此外，由于共轭微孔聚合物的重复单元间具有大量的跨链和顺序效应，因此它们在分子催化、药物传递和电子输运等过程中具有较高的效率和可控性。

应用共轭微孔聚合物有着广泛的应用前景，可以应用于气体分离、氢气储存和催化反应等领域。

在气体分离方面，共轭微孔聚合物具有高效的选择性，能够选择性吸附和分离二氧化碳、氧气、氮气、乙烯和丙烯等气体。

在氢气储存方面，共轭微孔聚合物可以形成高度有序的氢储存结构，能够高效储存氢气分子。

在催化反应方面，共轭微孔聚合物能够提供高度定向的反应中心，提高反应速率和精度。

总结共轭微孔聚合物是一类具有广泛应用前景的有机功能材料。

其合成方法、结构特征、物理性质和应用等方面已被广泛探究，研究进展迅速。

虽然共轭微孔聚合物在应用中还存在许多挑战和问题，但在未来的研究和开发中，它们将具有更加广泛的应用前景和应用价值。

共轭体系对有机分子吸收光谱的影响一、引言共轭体系是有机化学中一个重要的概念，它是指由相邻的较低能级的π电子轨道构成的一系列共轭键所组成的结构。

共轭体系的存在对有机分子的光学性质有着重要影响，尤其是吸收光谱。

本文将探讨共轭体系对有机分子吸收光谱的影响。

二、共轭体系的定义与特点共轭体系通常由多个相邻的双键或三键构成，形成一个扩展的π电子轨道体系。

这些相邻的键上的π电子可以在分子中自由共振，产生共振结构。

共轭体系能共享电子，使得分子中的电子能量降低，使得有机分子吸收的波长红移。

三、共轭体系对吸收光谱的影响共轭体系的存在可以增强分子吸收光谱的强度，并使其吸收光谱发生红移。

这是由于共轭体系中的π电子能量降低，使得π-π*跃迁的能级差减小。

共轭体系中的电子云扩散，使得吸收光谱宽度增大。

此外，共轭体系还可以通过改变分子的共轭长度、改变共轭稳定性等方式，进一步调控分子的吸收光谱。

四、共轭体系的应用1. 共轭聚合物材料共轭体系被广泛应用于有机光电材料的研究中。

共轭聚合物能够吸收可见光范围内的光谱，并且可以通过调整共轭体系的结构和长度，来调控聚合物的吸收光谱和光电性能。

这使得共轭聚合物成为太阳能电池、光电器件等领域的研究热点。

2. 生物医学应用共轭体系也在生物医学领域发挥着重要作用。

共轭体系可以被用于制备荧光探针，以便实现生物标记、光热疗法等应用。

通过调控共轭体系的结构和共轭长度，可以调整荧光探针的吸收光谱和发射光谱，进而实现对生物组织的选择性检测和成像。

3. 有机染料共轭体系也广泛应用于有机染料的合成中。

共轭体系可以调节染料的吸收光谱、荧光发射光谱以及荧光量子产率等性质，满足不同应用领域对染料的特殊要求。

例如，共轭体系可以用于制备高度稳定的抗褪色染料，以应用于染料激光打印等领域。

五、结论共轭体系作为一种重要的结构特征，在有机分子中发挥着重要的作用。

共轭体系对有机分子吸收光谱的影响主要体现在吸收光谱强度的增大、波长的红移以及宽度的增大等方面。

ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体美拉德反应以ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体美拉德反应为标题，本文将探讨该反应的原理、应用和研究进展。

一、引言ε-聚赖氨酸（ε-polylysine，ε-PL）是一种天然产物，具有广泛的生物活性和应用前景。

壳寡糖（chito-oligosaccharides，COS）是壳聚糖的降解产物，具有良好的生物相容性和生物活性。

将ε-聚赖氨酸与壳寡糖进行共轭，可以构建出新型的聚合物，拓展了ε-聚赖氨酸和壳寡糖的应用领域。

二、ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的制备方法ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的制备主要通过美拉德反应实现。

美拉德反应是一种常用的化学反应，通过胺基与醛基的反应形成偶联产物。

在ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的制备中，首先需要将ε-聚赖氨酸与醛基化合物反应，得到ε-聚赖氨酸的醛基化产物。

然后将壳寡糖与醛基化合物进行美拉德反应，最终得到ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体。

三、ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的应用1. 抗菌活性：ε-聚赖氨酸具有很强的抗菌活性，而壳寡糖也具有一定的抗菌活性。

将两者共轭后，可以进一步增强杀菌效果，对抗耐药菌具有潜在的应用价值。

2. 药物缓释：ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体可以作为药物缓释系统的载体，将药物包裹在共轭体中，通过控制共轭体的释放速率，实现药物的缓慢释放，提高药效和降低副作用。

3. 生物材料：ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体具有良好的生物相容性和生物可降解性，可以用作生物材料的制备。

例如，可以制备出具有良好生物黏附性的材料，用于组织工程和重建等领域。

四、研究进展近年来，对ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体的研究逐渐增多。

研究人员通过改变反应条件、调节共轭体的结构，进一步改善了共轭体的性能。

例如，可以通过调节ε-聚赖氨酸和壳寡糖的比例，控制共轭体的抗菌活性和药物缓释性能。

同时，研究人员还对共轭体的生物降解性能进行了深入研究，为其在生物医学领域的应用提供了理论基础。

五、总结ε-聚赖氨酸-壳寡糖共轭体是一种具有潜在应用前景的聚合物。

聚噻吩类导电聚合物的研究进展姓名：丁泽班级：材化12-3学号：1209020302摘要π-共轭聚合物被认为是很有发展前景的材料，因为它拥有独特的光电特性，可以被广泛的应用于太阳能电池（PSCs），电致变色器件，传感器，聚合物发光二极管（PLEDs）等各种领域。

这些电活性与光活性聚合物通常是基于噻吩，吡咯，苯，芴或咔唑等芳环、芳杂环等单元的聚合物。

在大量的电致变色材料中，噻吩类聚合物由于它们的高电子导电性和好的氧化还原特性，以及在可见与红外区域，快的响应时间，显著地稳定性和高的对比率而成为一类重要的电致变色共轭聚合物。

更重要的是，通过聚合物链结构改动，噻吩类聚合物拥有容易的禁带可调性，可展示不同的电致变色特性。

关键词：π-共轭聚合物；电化学聚合；共聚；导电聚合物；一、导电聚合物简介1.1导电聚合物的分类导电高分子材料包括结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类型。

复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的。

该类材料通常是填充高效导电粒子或导电纤维，较普及的是炭黑填充型和金属填充型。

复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势。

结构型（又称作本征型）导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后具有导电性的聚合物材料。

这种高分子材料本身具有“固有”的导电性，由其结构提供载流子，一经掺杂，电导率可大幅度提高，甚至可达到金属的导电水平。

如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚对苯撑等均属于结构型导电高分子材料（如图1-1）[1]。

结构型导电聚合物是目前导电聚合物研究领域的重点。

图1-1 常见共轭聚合物结构型导电聚合物根据其结构特征和导电机理的不同又可进一步分为：1) 载流子为自由电子的电子导电聚合物；2) 载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物；3) 以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。

共轭体系在化学中的应用引言：化学是一门研究物质变化和性质的科学，而共轭体系作为化学中的一个重要概念，在许多领域都有广泛的应用。

本文将探讨共轭体系在化学中的应用，包括有机化学、材料科学和生物化学等方面。

一、共轭体系在有机化学中的应用有机化学是研究碳及其化合物的科学，而共轭体系在有机化学中扮演着重要角色。

共轭体系是指由相邻的π键或非键电子构成的一系列交替单键和多键的结构。

共轭体系的存在可以影响分子的光学、电学和热学性质。

1. 共轭体系对分子的光学性质的影响共轭体系中的π电子可以吸收特定波长的光，使得分子具有特定的颜色。

这一原理被广泛应用于染料的合成。

例如，苯酚和苯胺可以通过引入共轭体系而合成出具有不同颜色的染料。

此外，共轭体系还可以影响分子的荧光性质，使得某些化合物具有荧光发射的能力，这在生物成像和荧光探针方面有重要应用。

2. 共轭体系对分子的电学性质的影响共轭体系中的π电子能够形成电子云的共振结构，使得分子具有良好的导电性。

因此，共轭体系在有机导电材料的设计和合成中发挥着重要作用。

例如，聚合物中引入共轭体系可以提高材料的电导率，有助于开发高性能的有机电子器件，如有机太阳能电池和有机场效应晶体管。

二、共轭体系在材料科学中的应用共轭体系不仅在有机化学中有应用，也在材料科学中发挥着重要作用。

材料科学是研究材料的结构、性质和应用的学科，而共轭体系的特殊性质使其成为材料科学中的研究热点。

1. 共轭聚合物在光电器件中的应用共轭聚合物是一类具有共轭体系的高分子材料。

由于其良好的光电性能，共轭聚合物在光电器件中有广泛应用。

例如，共轭聚合物可以作为光电转换材料用于制备太阳能电池，其高效率和低成本使其成为可持续能源的重要组成部分。

2. 共轭聚合物在传感器中的应用共轭聚合物还可以用于制备化学传感器。

由于共轭体系的存在，共轭聚合物在与特定分子相互作用时会发生电荷转移，从而改变其光学或电学性质。

基于这一原理，共轭聚合物可以用于检测和测量各种化学物质，如气体、离子和生物分子等。

共轭聚合物的有机合成与电子性质研究近年来，随着科技的不断发展和需求的不断增加，作为一种具有优异电子性质的新型材料，共轭聚合物受到了广泛的关注和研究。

共轭聚合物具有良好的导电性、光学性能和稳定性，被广泛应用于有机电子器件、太阳能电池、光电传感器等领域。

本文将重点探讨共轭聚合物的有机合成和电子性质研究，并介绍一些常见的共轭聚合物及其应用。

一、共轭聚合物的有机合成共轭聚合物广泛应用于有机电子器件的关键在于其合成方法。

常见的合成方法包括聚合反应、化学还原法和溶液聚合法等。

其中，聚合反应是最常用的方法之一。

聚合反应通常通过引入共轭体的单体，利用引发剂或催化剂进行聚合反应，合成出具有连续π电子共轭结构的聚合物。

这种方法合成的共轭聚合物具有较高的分子量，化学稳定性好，且易于控制结构单一性。

除了聚合反应，化学还原法也是一种合成共轭聚合物的常用方法。

该方法通过还原反应将有机小分子转化为共轭聚合物，常用的还原剂有金属钠、锂铝氢化物等。

这种方法操作简便，适用于制备高分子量的共轭聚合物。

溶液聚合法是一种将有机单体分散于溶剂中，在合适的条件下使其发生聚合反应的方法。

该方法具有溶液中反应活性高、反应温度低、反应时间短的特点。

通过溶液聚合法合成的共轭聚合物分子量相对较小，但结构较为均一。

二、共轭聚合物的电子性质研究共轭聚合物具有优越的电子性质，是由于其分子内存在着连续的π电子共轭结构。

这种共轭结构使得共轭聚合物在外加电场的作用下，能有效传递电子和能量，在有机光电器件中发挥重要作用。

因此，对共轭聚合物的电子性质进行深入研究，对于提高其性能和应用具有重要意义。

共轭聚合物的电子性质主要研究其吸收光谱和发射光谱。

吸收光谱能够提供共轭聚合物的能带结构信息，通过调控共轭聚合物的能带结构，可以改变其光电性能。

而发射光谱则能反映共轭聚合物的能量损失和能量传递过程。

通过对共轭聚合物发射光谱的研究，可以了解其能量转化和传输的机理，为进一步优化其性能提供依据。

共轭聚合物和共轭低聚物共轭聚合物和共轭低聚物概述共轭聚合物和共轭低聚物都是聚合物的一种特殊类型，具有许多出色的电学和光学性质。

共轭聚合物和共轭低聚物的分子结构中，存在着共轭体系。

共轭体系是由相互交替排列的单键和双键构成的，使得电子在分子中可以自由运动，从而赋予聚合物独特的特性。

本文将介绍共轭聚合物和共轭低聚物的结构、性质和应用。

1. 共轭聚合物的结构共轭聚合物的分子结构通常由线性、分支或三维结构组成。

在共轭聚合物的分子链中，重复单元之间的单键和双键会形成共轭体系。

共轭体系的存在使得电子在分子中能够自由移动，形成类似于金属导电的性质。

此外，共轭聚合物的分子结构中通常还包含功能基团（如氟、甲基、酯基等），这些基团可以调控聚合物的性质，如溶解度、导电性等。

2. 共轭聚合物的性质共轭聚合物具有众多独特的性质，使得它们在许多领域中得到广泛应用。

2.1 电学性质：共轭聚合物具有良好的导电性能，甚至比传统的金属导体还要好。

它们表现出高达10^5 S/cm的电导率，其中包括有机导体、半导体和绝缘体三类。

这使得共轭聚合物成为制造柔性电子器件、有机太阳能电池和有机发光二极管等设备的理想材料。

2.2 光学性质：共轭聚合物对光的吸收和发射具有很好的性能。

它们通常能吸收可见光范围的波长，并在吸收光的基础上发出荧光或磷光。

这使得共轭聚合物在光电转换和发光领域具有广泛应用，如有机发光二极管和激光器。

2.3 热学性质：共轭聚合物通常具有良好的热稳定性和热导性。

它们能够在高温下保持结构稳定性，耐受较高的热膨胀系数和特定热扩散率。

这使得共轭聚合物在高温应用中具有潜力，如高温电声转换器和热电设备。

2.4 机械性能：共轭聚合物通常具有良好的机械性能，如高强度、低蠕变和低应力松弛。

这使得共轭聚合物在弹性材料、高强度纤维和弹性体中得到广泛应用。

3. 共轭低聚物的结构和性质共轭聚合物的分子可以通过不同方式组合形成共轭低聚物。

共轭低聚物通常是由少量的单体分子组成的，分子结构相对简单。

荧光探针的合成与生物应用研究荧光探针作为一种在生物学和化学领域中得到广泛应用的工具，被用于生物分析、药物研发、生命科学研究等方面。

本文将探讨荧光探针的合成方法以及在生物学中的应用。

一、荧光探针的合成方法荧光探针的合成方法多种多样，以下将介绍几种常见的方法：（1）分子内荧光探针合成：这种方法通过在分子结构中引入特定的荧光基团，实现了分子的内部发光效应。

例如，在分子内部引入苯基、萘基等芳香基团，通过化学反应将这些基团与荧光物质结合，就可以合成出具有荧光性质的分子。

（2）共轭聚合物合成：共轭聚合物是指具有共轭电子结构的高分子化合物，其具有较强的吸收和发射荧光的能力。

将共轭聚合物与特定的功能基团结合，可以合成出荧光探针。

例如，将共轭聚合物与羧基、氨基等官能团反应，可以获得荧光探针。

（3）量子点合成：量子点是一种纳米级的半导体晶体，具有优异的荧光特性。

通过合成技术，可以调控量子点的尺寸和表面官能团，从而实现对荧光探针吸收和发射波长的调节。

量子点的合成方法包括热分解法、溶剂热法等。

二、荧光探针在生物学中的应用荧光探针在生物学研究中具有广泛的应用价值，以下将介绍几个常见的应用领域：（1）生物分析：荧光探针可以用于生物分析领域，例如DNA测序、蛋白质检测等。

通过合成特定的荧光标记物，可以实现对生物分子的检测和定量分析。

（2）细胞成像：荧光探针在细胞成像中起到关键的作用，可以实现对细胞内结构和功能的可视化。

例如，通过合成带有特定荧光基团的分子，可以实现对细胞内亚细胞结构的显微观察。

（3）药物研发：荧光探针在药物研发中用于药物靶点的筛选和药效评估。

合成具有高选择性和敏感性的荧光探针，可以用来研究药物在生物体内的分布和代谢过程。

三、结论荧光探针的合成方法多样，并且在生物学中具有广泛的应用。

通过对荧光探针的合成与生物应用研究，可以进一步推动生物学和药物研发领域的发展，为人类健康做出更多贡献。

ππ共轭效应-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以根据文章的主题和重点来展开介绍。

在这篇长文的主题中，我们探讨的是ππ共轭效应。

因此，在概述部分可以简要介绍ππ共轭效应的基本概念和背景。

我们都知道，有机化合物是由碳原子构成的。

在一些有机分子中，存在着特殊的电子共轭结构，即ππ共轭。

ππ共轭是指一个分子中存在连续的π键，这些π键上的电子可以自由地运动和共享，从而产生一种特殊的电子结构。

这种电子结构具有很多特点和性质，对分子的光学、电学以及化学性质产生重要影响。

ππ共轭效应在有机化学中有着广泛的应用和重要意义。

它不仅影响了分子的吸收光谱和发射光谱，还能影响分子的电荷分布、共振稳定性和反应活性等。

正是由于ππ共轭效应的存在，一些有机化合物表现出了特殊的荧光、导电、光电转换等性质，对光电子器件、分子传感器等领域具有广泛应用前景。

在本文中，我们将详细介绍ππ共轭的定义和特点，探讨ππ共轭效应的影响因素，并展望ππ共轭效应在材料科学、能源领域以及生物医药等方面的应用前景。

通过这篇文章的阅读，我们希望读者能够更好地理解和应用ππ共轭效应，推动相关研究领域的发展。

1.2 文章结构文章结构:本文共包含三个主要部分：引言、正文和结论。

在引言部分，我们将首先对ππ共轭效应进行概述，介绍其基本定义和特点。

随后，我们将阐明本文的结构安排和目的。

接下来的正文部分，我们将详细讨论ππ共轭效应的定义和特点。

首先，我们将解释ππ共轭的含义，以及它在有机化学中的重要性。

然后，我们将介绍ππ共轭效应的主要特点，如共轭体系的稳定性和电子结构的改变。

此外，我们还将探讨ππ共轭效应的影响因素，包括共轭链的长度、共轭体系的拓扑结构和侧链取代基的作用。

最后，我们将在结论部分对ππ共轭效应的应用前景进行讨论。

我们将探讨ππ共轭效应在材料科学、有机光电子学和生物医学领域的潜在应用。

同时，我们也将对整篇文章进行总结，并对未来的研究方向提出展望。

碳基化合物的共轭体系研究与应用碳基化合物是一类由碳元素构成的化合物，其共轭体系的研究与应用在化学领域具有重要意义。

共轭体系是指分子中存在着多个相连的π电子，这些π电子能够在分子中形成共轭结构，从而影响分子的性质和反应。

本文将从共轭体系的定义、研究方法以及应用领域三个方面来探讨碳基化合物的共轭体系。

一、共轭体系的定义共轭体系是指分子中存在着多个相连的π电子，这些π电子能够在分子中形成共轭结构。

共轭结构的形成使得分子中的π电子能够在整个分子中自由运动，从而影响分子的性质和反应。

共轭体系可以通过化学方法或物理方法进行研究，以揭示其结构和性质。

二、共轭体系的研究方法1. 化学方法化学方法主要包括合成和表征。

合成是指通过化学反应合成具有共轭体系的化合物，如通过烯烃的聚合反应得到共轭聚合物。

表征则是通过各种化学分析技术对合成的化合物进行结构和性质的表征，如核磁共振、红外光谱和紫外可见光谱等。

2. 物理方法物理方法主要包括光谱学和电子学。

光谱学是通过测量分子在不同波长的电磁辐射下的吸收、散射或发射来研究共轭体系的结构和性质。

电子学则是通过测量分子中电子的能级和电导性等来研究共轭体系的电子结构和导电性。

三、共轭体系的应用领域1. 有机电子学共轭体系在有机电子学中具有广泛的应用。

通过调控共轭体系的结构和性质，可以制备出具有特定功能的有机电子器件，如有机太阳能电池、有机场效应晶体管和有机发光二极管等。

共轭体系的研究为有机电子学的发展提供了重要的理论和实验基础。

2. 光电子学共轭体系在光电子学中也有重要的应用。

通过调控共轭体系的结构和性质，可以制备出具有特定光学性质的材料，如光电转换材料和光学传感器等。

共轭体系的研究为光电子学的发展提供了新的思路和方法。

3. 生物医学共轭体系在生物医学领域也具有潜在的应用价值。

通过将共轭体系引入生物体内，可以实现对生物体内部分子和细胞的成像和诊断。

此外，共轭体系还可以用于药物传递和治疗等方面的应用，为生物医学研究提供了新的工具和方法。

化学反应中的共轭反应化学反应的本质是原子、分子或离子之间的相互作用。

在这些相互作用中，原子、分子或离子发生了化学变化，从而形成了新的物质。

其中，共轭反应是一种特殊的化学反应。

它在化学反应中起着非常重要的作用，并被广泛应用于化学工业、生物学和医学领域。

什么是共轭反应？共轭反应是指在化学反应中，某些原子、分子或离子之间发生了相互作用，形成了一个“共轭体系”。

这个“共轭体系”是由一系列具有共同特征的分子或离子组成的，其中每一个分子或离子都是通过共同的电子云来相互链接在一起的。

这种电子云的特征是在反应中保持不变的，从而使得整个反应能够进行下去。

共轭反应的特点是反应物和产物中含有共轭体系，而且反应中电子的位置发生了改变。

这种改变使得产物和反应物的电子状态发生了变化，从而导致了新物质的生成。

共轭反应的应用共轭反应在化学反应中有着广泛的应用。

它可以用于合成新的有机分子或配合物、制备高分子材料、分离和纯化有机物质、生产医药品等。

此外，共轭反应在生物学和医学领域也非常重要。

它可以用于探索生物大分子的结构和功能、研究生物大分子的代谢途径、发展新的药物等。

下面我们介绍几种常见的共轭反应及其应用。

1. 烯烃的共轭加成反应烯烃的共轭加成反应是一种重要的有机合成反应。

它可以将烯烃转化为具有半乳糖结构的分子，从而得到新的有机化合物。

该反应常用于制备具有生物活性的化合物或药物。

2. 还原共轭反应还原共轭反应是一种特殊的还原反应。

它可以将共轭体系中的π电子转化为σ电子，从而使得分子的化学性质发生了改变。

该反应常用于制备含氮杂环化合物、聚合物、化学发光材料等。

3. 亲核取代反应亲核取代反应是一种常见的有机反应。

它可以将一个亲核试剂（如氨、水、醇）与一个卤化物或烷基卤化物反应，从而导致原来的电子云发生共轭作用，形成新的化合物。

该反应广泛应用于制备有机物合成、生物学研究和医学应用等领域。

结论共轭反应是化学反应中的一种重要现象。

它在化学反应中起着非常重要的作用，并被广泛应用于化学工业、生物学和医学领域。

共轭体系的设计与合成共轭体系是一种在有机化学中广泛应用的重要概念。

通过合适的设计与合成，可以构建具有共轭结构的有机分子，从而改变其光电性能，并应用于光电器件、生物传感器等领域。

本文将介绍共轭体系的设计与合成方法，并探讨其在不同应用方面的潜力。

从化学角度来说，共轭体系是指由相邻的π电子系统组成的一系列原子或官能团。

共轭体系的设计与合成是有机化学的重要研究领域，它提供了一种有效的方法来调控化合物的光电性能。

通过在分子中引入共轭结构，可以改变分子的能带结构和电荷分布，从而调节其光吸收、电导率和发光性能。

共轭体系的设计与合成方法有很多种，其中最常见的包括共轭聚合物的合成和有机小分子的修饰。

共轭聚合物是由具有共轭结构的单体通过化学反应而形成的高分子材料。

通过调节聚合物的结构和组成，可以实现对其光电性能的调控。

例如，在聚合物链中引入电子受体和供体单元，可以实现电荷的传输和分离，从而提高光电转换效率。

与聚合物相比，有机小分子的设计与合成更加灵活。

通过在有机小分子中引入共轭结构，可以改变其荧光、吸波和透明性等性质。

例如，通过合成具有共轭结构的有机染料，可以实现对光吸收和发光的调控。

这些有机染料可以应用于光电器件、生物传感器等领域，展示出良好的应用潜力。

除了共轭体系的设计和合成方法，还有一些其他的因素需要考虑。

例如，在设计和合成过程中需要考虑分子的溶解性、稳定性和结构特征等。

这些因素会直接影响分子的应用性能和稳定性。

因此，在共轭体系的设计与合成过程中，需要综合考虑各种因素，以实现对分子性能的调控和优化。

共轭体系的设计与合成不仅在有机光电材料领域有广泛应用，还在生物医学领域展示出了很大的应用潜力。

通过将共轭体系引入到生物分子中，可以实现对其荧光和电荷传输性能的调节，并应用于生物传感器和荧光标记等领域。

这些应用不仅可以提高生物分析的灵敏度和特异性，还可以为生物医学研究提供新的工具和方法。

综上所述，共轭体系的设计与合成是有机化学中的一个重要研究领域。

生物共轭技术的研究与应用生物共轭技术是很近年来才受到广泛关注和研究的一种技术，它可以将生物分子与非生物分子以某种方法结合起来，形成一种新的复合物，从而赋予这些生物分子以新的功能，这种技术又被称为生物标记技术，广泛应用于生物实验中。

生物共轭技术能够检测细胞内分子的活动，监测细胞消息传递、信号转导等生物学过程，在生物医学领域中有广泛的研究和应用。

本文将全面介绍与生物共轭技术相关的重要知识及其在生物医学领域中的应用。

一、生物共轭技术的基础概念生物共轭技术，顾名思义，就是将生物分子和非生物分子共轭起来。

它的实现过程可以通过发生化学反应的方式来实现，也可以通过物理结合的方式来实现，通常是在非生物分子表面引入一些可以与生物分子结合的化学基团，使得它们之间可以形成难以断开的共价键或非共价键。

生物共轭技术主要有四种类型：荧光共轭技术，酶标记技术，生物素标记技术以及金标记技术。

其中，荧光共轭技术是其中应用最为广泛的一种，就是利用荧光染料作为标记物，将其共轭到生物分子上，从而实现在细胞或组织层面上进行实时的检测。

酶标记技术是利用酶作为标记物，将其共轭到生物分子上，通过色素底物的反应来检测目标分子。

生物素标记技术则是利用生物素和亲生素的受体-结合关系，将生物素共轭到生物分子上，通过亲生素-受体之间的结合来进行检测。

金标记技术则是将金颗粒与生物分子结合，通过电子显微镜等手段进行检测。

二、生物共轭技术的研究进展近年来，基于生物共轭技术的研究取得了飞速发展。

随着利用荧光蛋白来标记细胞器和蛋白质的应用的不断扩展，已经实现了多种荧光蛋白的动态表达。

此外，研究人员还利用基因编辑技术成功地将这些荧光蛋白和生物分子相连，并构建出了连接动态膜蛋白网络的三维结构。

这使得我们对生物分子相互作用的认识更加深入，也为生物医学研究提供了新的思路和方法。

三、生物共轭技术在生物医学领域的应用生物共轭技术在生物医学领域的应用已经十分广泛，主要体现在以下几个方面。