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  超交聯有機聚合物(HCPs) 是一類物理化學穩定性較高的有機多孔材料，具有構筑單體及構建方法多樣、密度低、孔道豐富等特點，在氣體吸附、多相催化以及能源儲存與轉化等領域具有較為廣泛的應用。近來有研究者報道了以一維碳納米管為構筑單體或模板合成復合型多孔材料的相關工作，將有機多孔材料自身豐富的孔道結構與碳納米管一維線性π共軛結構相結合。其主要策略是將功能化碳納米管作為一維構筑模板，在其表面構筑有機多孔結構從而得到以碳納米管為基礎的復合多孔材料，但這些復合材料的合成過程需要貴金屬催化劑、高溫密閉加熱條件或是需要多步反應，這些都會使合成成本增加，使得材料在許多領域的應用受到較大限制。

  近日，華中科技大學化學與化工學院譚必恩教授課題組在學術期刊ACS Macro Letters上發表了題為“Synthesis of MWCNT-Based Hyper-Cross-Linked Polymers with Thickness-Tunable Organic Porous Layers”的共封面論文。基于譚必恩教授研究團隊發展的用于合成HCPs材料的新型溶劑編織方法（Sci. Adv., 2017, 3: e1602610），作者在苯基功能化多壁碳納米管（MWCNT）的表面成功構建多孔HCPs結構；其合成條件簡便、成本低廉且效率高，具有較大的規模化生產潛力。

圖1. MWCNT-f-HCPs材料的合成策略示意圖

  作者以多壁碳納米管（MWCNT）作為一維模板制備復合HCPs材料。通過較為簡單易行的功能化方法將MWCNT表面修飾上苯，之后利用1,3,5-三苯基苯（PhPh₃）分子為模型單體，以二氯甲烷為溶劑和外交聯劑，通過超交聯反應在功能化碳納米管表面構筑HCPs有機多孔層。通過實驗發現，所構建的多孔層的厚度較為均勻，復合材料表現出良好的一維線性形貌（圖2），且所得樣品中并未出現單體自聚所形成的塊體。通過對比實驗（圖3）證明了MWCNT表面的苯基功能化對于單體在碳納米管表面均勻構建多孔結構起到重要影響。

圖 2. 復合材料MWCNT-f-HCP-40的FE-SEM (a) 和 FE-TEM (b) 圖像

圖 3. 未經苯基功能化的MWCNT與單體直接聚合所得樣品的FE-TEM圖像

（a, b, c, d為隨機在同一微柵膜上選取四處所得圖像）

圖4. 在77.3 K下MWCNT，MWCNT-f和MWCNT-f-HCPs材料的氮氣吸附-解吸附等溫線（a）及孔徑分布曲線圖（b）

圖 5. MWCNT-f-HCPs在5 nm下的FE-TEM圖及其多孔有機層厚度統計圖：（a）（e）為MWCNT-f-HCP -10，（b）（f）為MWCNT-f-HCP -20，（c）（g）為MWCNT-f-HCP -30，（d）（h）為MWCNT-f-HCP-40

  通過以上實驗數據可見，通過調節單體的量能夠較為精確地調節復合HCPs材料中碳納米管外壁有機多孔層的厚度。由于多孔結構的引入，復合材料的孔道性質與碳納米管模板相比呈現明顯差異；隨著PhPh₃單體加入量由10 mg升至40 mg，包裹在碳納米管表面的多孔層的厚度逐漸增加，復合材料的比表面積及氣體吸附量也隨之上升。

  此項工作將碳納米管的一維共軛線性形貌與HCPs材料孔道豐富、比表面積高的特性相結合，不僅拓展了碳納米管基復合多孔材料的種類，而且通過實驗證明MWCNT外圍的多孔層厚度可以通過調整單體量在納米尺度上進行較為精確的調控，同時作者也研究了復合材料的比表面積、孔徑分布和氣體吸附量的相關變化規律。這項探索工作對于具有特殊形貌一維HCPs材料的發展具有重要意義，也為以后合成其它具有功能性的碳納米管基HCPs材料提供了研究思路。

  以上相關的工作成果發表在ACS Macro Letters (ACS Macro Letters, 2019, DOI：10.1021/acsmacrolett.8b00966)上。博士生張承昕、博士后王紹磊為共同第一作者；論文作者還包括2017級碩士生詹禛和巴基斯坦訪問學者Abid M. Amin，通訊作者為譚必恩教授。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsmacrolett.8b00966