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文章简介
吉林大学刘晓明教授团队以“Porous organic polymers for light-driven organic transformations”为题在顶级化学综述期刊 Chemical Society Review 上发表封面(Outside Front Cover)综述文章。文章对多孔有机聚合物光驱动有机转化领域的研究进展、现状以及所面临的难题进行了全面的、系统的、详尽的介绍和总结,并针对所面临的困境给予了科学合理的建议。

背景介绍
光催化有机转化为解决有机合成工业所导致的能源与环境危机带来了新的曙光。近几十年来,从小分子(染料、过渡态金属氧化物、硫化物以及络合物等)到聚合物(无机分子筛、MOFs、碳氮化物等),各种不同类型的光敏性半导体材料已被研究人员广泛探索作为光催化剂的应用前景。然而,这些材料往往存在一些弊端,例如狭窄的光吸收、易光腐蚀、较差的持久性和繁琐的结构改性过程以及较高的光生载流子复合率等,这就使得它们的光催化表现往往是不足的。因此,从实际应用的角度来看,开发集成本低、活性高、选择性好、易回收、可循环利用等优点于一体的优秀光催化剂仍是一个重要的研究方向。多孔有机聚合物 (POPs) 以其高比表面积、低密度、稳定性好、孔径均匀等特点,成为多孔材料大家族中的宠儿。此外,POPs 的可预设计和易后修饰的特点为其性能优化、定制提供了可行性。其作为一种新型的异相光催化剂,完美地解决了光催化有机转化技术所面临的挑战,在工业化工生产和太阳能利用之间架起了一座桥梁。目前为止,尽管该领域仍处于发展初期,但是已经有许多的研究成果被报道,POPs 光催化有机转化领域也得到了很好的发展。因此对光驱动有机转化领域的研究进展、现状以及所面临的难题进行全面的、系统的、详尽的介绍和总结是被需要的。
论文详情
在这项综述工作中我们从高效 POP 基光催化剂的设计原则与构建策略、POPs 的合成方法与反应类型、POPs 光催化有机转化的反应机理与反应类型三方面对 POPs 光催化有机转化领域的发展,旨在阐明 POPs 的结构与性能之间的关系,为其作为异相光催化材料的设计和合成提供合理的指导。
POP 基光催化剂的设计原则与构建策略:根据光催化机制的基本原理和异相光催化体系的实际要求,以功能为导向的结构设计是获得优良的 POP 基光催化剂的前提条件。从 POPs 作为异相光催化剂的设计原则出发,以获得高催化效率为最终目标,基于结构预设计(自下而上)和后修饰的策略层出不穷。这些策略的提出极大地促进了 POPs 高效光催化剂的涌现和该领域的发展。

POPs 的合成方法与反应类型:在过去的几十年里,为了改善性能、提高物化稳定性、降低合成成本、简化合成过程以及扩大合成规模,一系列 POPs 的合成方法和反应类型被开发。POPs 的合成方法主要包括溶剂热法、微波法、离子热法以及机械法等。反应类型决定了 POPs 骨架结构中构筑单元的连接方式,同时也对 POPs 的稳定性和功能表现存在影响。不同类型的 POPs (COFs、CMPs、HCPs、PIMs、PAFs 等)的反应类型存在差异,这也决定了它们在结构、性质上存在很大不同。

POPs 光催化有机转化的反应机制与反应类型:目前 POPs 光催化有机转化领域已经实现了多种类型反应的高效转化,其中包括氧化、还原、偶联、环化、聚合、不对称反应等。
最后该团队基于 POPs 在光催化有机合成方面的发展现状和目前该领域所面临的困境给予了科学合理的建议和展望:
论文信息
Porous organic polymers for light-driven organic transformations
Zhenwei Zhang, Ji Jia, Yongfeng Zhi, Si Ma and Xiaoming Liu* (刘晓明,吉林大学)
Chem. Soc. Rev., 2022, 51, 2444–2490
http://doi.org/10.1039/D1CS00808K
吉林大学第一作者
吉林大学化学学院博士研究生,研究方向为设计合成新型共价有机骨架(COFs),并探索其在传感和催化领域的应用。
吉林大学通讯作者
吉林大学化学学院教授,博士生导师,主要研究方向为功能性多孔有机聚合物骨架的设计合成及其在催化、能源和环境相关领域的应用。在 Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., Sci. Bull., Appl. Catal. B: Environ.,J. Mater. Chem. A 等杂志发表论文 70 余篇,其中 ESI 高被引论文 5 篇。获授权中国发明专利 9 项。



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