中国科学院长春应用化学研究所生态环境高分子材料重点实验室王献红

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王献红,中国科学院长春应用化学研究所研究员。1988年以优异成绩考入长春应化所，师从王佛松院士和景遐斌研究员，从事导电高分子的合成、结构和性能的研究。1993年获得高分子化学与物理的理学博士学位后留所从事导电高分子研究，1994年至1996年在韩国化学研究所做博士后工作，从事导电高分子的溶液与熔融加工研究。1996年回到长春应化所后继续开展导电高分子的应用基础研究，1997年被破格评为研究员，1999年被聘为博士生导师，2002年获得国家自然基金委杰出青年科学基金。2010年度国家自然科学基金委创新群体“生物降解高分子材料的基本科学问题”学术带头人。


王献红 博士
研究员 博士生导师 高分子化学专业
中科院生态环境高分子材料重点实验室主任
二氧化碳基塑料研究组 组长
办公室：合成楼527房间
电　话：+86-431-85262250
传　真：+86-431-85689095
E-mail：xhwang@ciac.ac.cn
教育和工作经历
1993.12－1994.09 中国科学院长春应用化学研究所，助理研究员  
1994.09－1996.04 韩国化学研究所，博士后  
1996.04－1996.12 中国科学院长春应用化学研究所，助理研究员  
1996.12－1997.12 中国科学院长春应用化学研究所，副研究员，研究员  
1999.12－至今 中国科学院长春应用化学研究所，研究员，博士生导师  
2009.12-至今 中国科学院生态环境高分子材料重点实验室主任  
学术任职
目前担任“高分子学报”副主编、 “Chinese Journal of Polymer Science”、“功能高分子学报”、“功能材料”、“Science China Materials”等杂志编委，以及“Journal of Renewable Materials” 编委，同时担任中国材料研究学会常务理事，中国化学会高分子学科委员会委员。
获奖及荣誉
2014    吉林省高级专家   
2010    国家自然基金委创新团队负责人  
2002    国家自然基金委杰出青年科学基金  
2001　中国化学会青年化学奖  
2000　吉林省有突出贡献的中青年专家 　
1998    吉林省“五一”劳动奖章
研究资助
长期从事导电聚苯胺和二氧化碳共聚物的应用基础，目前作为项目负责人承担的项目主要有:
1.国家科技支撑计划“CO2化工利用关键技术研发与示范”（2013-2015）  
2.“二氧化碳共聚物的基本问题研究”（2007－2009）
3.国家自然基金委创新团队项目“生物降解高分子材料的基本科学问题”（2014-2016）  
4.中科院重点部署项目“面向战略新兴产业的关键材料技术”（2013-2015）
研究领域和现状
研究工作主要集中在二氧化碳的固定和利用、聚苯胺的功能化和应用、二氧化碳基聚氨酯等领域，具体如下：  
1）二氧化碳的固定和利用研究：二氧化碳共聚物的催化剂设计、聚合方法、聚合物结构控制及其成型加工等。  
2）导电聚苯胺的应用基础研究：聚苯胺的水系加工及其在金属防腐蚀、抗静电、锂硫电池等领域的应用基础研究。  
3）二氧化碳基聚氨酯的应用基础研究：二氧化碳基多元醇的设计和可控合成、水性聚氨酯树脂胶粘剂、紫外光固化树脂的制备及其在汽车、家具等领域的应用研究。
主要代表性论文
在导电高分子、二氧化碳共聚物等方向发表学术论文150余篇，专著1部，获权美国专利2项，日本专利1项，中国发明专利40余项。近5年发表论文及著作如下：  
  1. Wang Yong, Qin Yusheng, Wang Xianhong**, Wang Fosong. Trivalent Titanium Salen Complex: Thermally Robust and Highly Active Catalyst for Copolymerization of CO2 and Cyclohexene Oxide. Acs Catalysis, 2015, 5(1):393-396.  
  2. Sheng Xingfeng, Wu Wei, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Efficient Synthesis and Stabilization of Poly-(Propylene Carbonate) from Delicately Designed Bifunctional Aluminum Porphyrin Complexes. Polymer Chemistry, 2015, 6(26):4719-4724.  
  3. Sheng Xingfeng, Ren Guanjie, Qin Yusheng, Chen Xuesi, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Quantitative Synthesis of Bis(Cyclic Carbonate) S by Iron Catalyst for Non-Isocyanate Polyurethane Synthesis. Green Chem, 2015, 17(1):373-379.  
  4. Sheng Xingfeng, Guo Hongchen, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. A Novel Metalloporphyrin-Based Conjugated Microporous Polymer for Capture and Conversion of CO2. RSC Advances, 2015, 5(40):31664-31669.
  5. Ren Guanjie, Miao Yuyang, Qiao Lijun, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Toughening of Amorphous Poly(Propylene Carbonate) by Rubbery CO2-Based Polyurethane: Transition from Brittle to Ductile. Rsc Advances, 2015, 5(62):49979-49986.  
  6. Qin Yusheng, Guo Hongchen, Sheng Xingfeng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. An Aluminum Porphyrin Complex with High Activity and Selectivity for Cyclic Carbonate Synthesis. Green Chem, 2015.
　7. Luo Yizhong, Sun Yang, Lv Jinlong, Wang Xianhong*, Li Ji, Wang Fosong. Transition of Interface Oxide Layer from Porous Mg(Oh)(2) to Dense Mgo Induced by Polyaniline and Corrosion Resistance of Mg Alloy Therefrom. Appl Surf Sci, 2015, 328:247-254.  
　8. Gao Hong, Lu Qi, Liu Nianjiang, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Facile Preparation of an Ultrathin Sulfur-Wrapped Polyaniline Nanofiber Composite with a Core-Shell Structure as a High Performance Cathode Material for Lithium-Sulfur Batteries. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(14):7215-7218.  
　9. Yao Chuan, Lu Qi, Wang Xian-hong, Wang Fo-song. Charge Transport Mechanism of Oligo(P-Phenylene Vinylene)S Based Molecualr Wires. Acta Polymerica Sinica, 2014, (12):1659-1668.
　10. Yao Chuan, Lu Qi, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Reversible Sol-Gel Transition of Oligo(P-Phenylenevinylene)S by Pi-Pi Stacking and Dissociation. J Phys Chem B, 2014, 118(17):4661-4668.
　11. Wu Wei, Sheng Xingfeng, Qin Yusheng, Qiao Lijun, Miao Yuyang, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Bifunctional Aluminum Porphyrin Complex: Soil Tolerant Catalyst for Copolymerization of CO2 and Propylene Oxide. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2014, 52(16):2346-2355.  
　12. Wu Wei, Qin Yu-sheng, Wang Xian-hong, Wang Fo-song. Bifunctional Aluminum Porphyrin Catalysts for Copolymerization of CO2 and Epoxides. Acta Polymerica Sinica, 2014, (7):1017-1022.  
　13. Wang Yong, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Coupling Reaction between CO2 and Cyclohexene Oxide: Selective Control from Cyclic Carbonate to Polycarbonate by Ligand Design of Salen/Salalen Titanium Complexes. Catalysis Science & Technology, 2014, 4(11):3964-3972.  
　14. Sheng Xingfeng, Wang Yong, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Aluminum Porphyrin Complexes Via Delicate Ligand Design: Emerging Efficient Catalysts for High Molecular Weight Poly(Propylene Carbonate). Rsc Advances, 2014, 4(96):54043-54050.  
　15. Sheng Xingfeng, Ren Guanjie, Qin Yusheng, Chen Xuesi, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Quantitative Synthesis of Bis(Cyclic Carbonate)S by Iron Catalyst for Non-Isocyanate Polyurethane Synthesis. Green Chem, 2014.
　16. Sheng Xingfeng, Qiao Lijun, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Highly Efficient and Quantitative Synthesis of a Cyclic Carbonate by Iron Complex Catalysts. Polyhedron, 2014, 74:129-133.  
　17. Ren Guanjie, Sheng Xingfeng, Qin Yusheng, Chen Xuesi, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Toughening of Poly(Propylene Carbonate) Using Rubbery Non-Isocyanate Polyurethane: Transition from Brittle to Marginally Tough. Polymer, 2014, 55(21):5460-5468.  
　18. Liu Shunjie, Qin Yusheng, Chen Xuesi, Wang Xianhong*, Wang Fosong. One-Pot Controllable Synthesis of Oligo(Carbonate-Ether) Triol Using a Zn-Co-Dmc Catalyst: The Special Role of Trimesic Acid as an Initiation-Transfer Agent. Polymer Chemistry, 2014, 5(21):6171-6179.  
　19. Ju Hong-yan, Zhan Lei, Fu Da-guang, Li Ji, Wang Xian-hong, Wang Fo-song. Preparation of Polyaniline Films with High Infrared Emissivity and High Electrical Conductivity. Acta Polymerica Sinica, 2014, (4):557-564.  
　20. Ju Hong-yan, Fu Da-guang, Zhan Lei, Li Ji, Wang Xian-hong, Wang Fo-song. Influence of Humidity on Ammonia Sensibility of Polyaniline. Acta Polymerica Sinica, 2014, (1):156-163.  
　21. Zhou Shuiping, Zhang Hongming, Zhao Qiang, Wang Xianhong*, Li Ji, Wang Fosong. Graphene-Wrapped Polyaniline Nanofibers as Electrode Materials for Organic Supercapacitors. Carbon, 2013, 52:440-450.  
　22. Zhou Shuiping, Zhang Hongming, Wang Xianhong*, Li Ji, Wang Fosong. Sandwich Nanocomposites of Polyaniline Embedded between Graphene Layers and Multi-Walled Carbon Nanotubes for Cycle-Stable Electrode Materials of Organic Supercapacitors. Rsc Advances, 2013, 3(6):1797-1807.  
　23. Zhou Qinghai, Gu Lin, Gao Yonggang, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Biodegradable CO2-Based Polycarbonates with Rapid and Reversible Thermal Response at Body Temperature. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2013, 51(9):1893-1898.  
　24. Wu Wei, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. New Bifunctional Catalyst Based on Cobalt-Porphyrin Complex for the Copolymerization of Propylene Oxide and CO2. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2013, 51(3):493-498.  
　25. Lu Qi, Zhao Qiang, Zhang Hong-ming, Li Ji, Wang Xian-hong, Wang Fo-song. Hollow Microspherical Polyaniline as Cathode Materials in Rechargeable Lithium-Oxygen Battery. Acta Polymerica Sinica, 2013, (8):1080-1084.  
　26. Lu Qi, Zhao Qiang, Zhang Hongming, Li Ji, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Water Dispersed Conducting Polyaniline Nanofibers for High-Capacity Rechargeable Lithium-Oxygen Battery. Acs Macro Letters, 2013, 2(2):92-95.  
　27. Lu Qi, Gao Yonggang, Zhao Qiang, Li Ji, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Novel Polymer Electrolyte from Poly(Carbonate-Ether) and Lithium Tetrafluoroborate for Lithium-Oxygen Battery. Journal of Power Sources, 2013, 242:677-682.  
　28. Gu Lin, Qin Yusheng, Gao Yonggang, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Hydrophilic CO2-Based Biodegradable Polycarbonates: Synthesis and Rapid Thermo-Responsive Behavior. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2013, 51(13):2834-2840.  
　29. Gu Lin, Gao Yonggang, Qin Yusheng, Chen Xuesi, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Biodegradable Poly(Carbonate-Ether)S with Thermoresponsive Feature at Body Temperature. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2013, 51(2):282-289.  
　30. Zhang Hong-ming, Chen Yu, Wang Xian-hong, Li Ji, Wang Fo-song. Aqueous Dispersed Polyaniline Nano Wires for Electrode Material of Supercapacitor. Acta Polymerica Sinica, 2012, (5):498-502.  
　31. Su Riting, Qin Yusheng, Qiao Lijun, Li Ji, Zhao Xiaojiang, Wang Pixin, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Synthesis and Properties of Regio-Regular Poly(2-Furyloxirane) Using Tri-Isobutyl Aluminium as Catalyst. Journal of Polymer Research, 2012, 19(1).  
　32. Lu Qi, Yao Chuan, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Enhancing Molecular Conductance of Oligo(P-Phenylene Ethynylene)S by Incorporating Ferrocene into Their Backbones. Journal of Physical Chemistry C, 2012, 116(33):17853-17861.  
　33. Lu Hong-wei, Qin Yu-sheng, Wang Xian-hong, Zhao Xiao-jiang, Wang Fo-song. Copolymerization of Carbon Dioxide and Propylene Oxide under in Situ Supported Rare Earth Ternary Catalyst. Acta Polymerica Sinica, 2012, (4):446-452.  
　34. Gu Lin, Qin Yusheng, Gao Yonggang, Wang Xianhong*, Wang Fosong. One-Pot Terpolymerization of Co2, Propylene Oxide and Lactide Using Rare-Earth Ternary Catalyst. Chinese Journal of Chemistry, 2012, 30(9):2121-2125.  
　35. Gao Yonggang, Qin Yusheng, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong, Wang Xianhong*. Selective Synthesis of Oligo(Carbonate-Ether) Diols from Copolymerization of CO2 and Propylene Oxide under Zinc-Cobalt Double Metal Cyanide Complex. Journal of Polymer Research, 2012, 19(5).  
　36. Gao Yonggang, Gu Lin, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Dicarboxylic Acid Promoted Immortal Copolymerization for Controllable Synthesis of Low-Molecular Weight Oligo(Carbonate-Ether) Diols with Tunable Carbonate Unit Content. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2012, 50(24):5177-5184.  
　37. Gao Fengxiang, Zhou Qinghai, Dong Yanlei, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Ether Linkage in Poly(1,2-Propylene Carbonate), a Key Structure Factor to Tune Its Performances. Journal of Polymer Research, 2012, 19(5).  
　38. Dong Yanlei, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Facile Synthesis of Poly(Ether Carbonate)S Via Copolymerization of CO2 and Propylene Oxide under Combinatorial Catalyst of Rare Earth Ternary Complex and Double Metal Cyanide Complex. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2012, 50(2):362-370.  
　39. Zhang Hongming, Zhao Qiang, Zhou Shuiping, Liu Nianjiang, Wang Xianhong*, Li Ji, Wang Fosong. Aqueous Dispersed Conducting Polyaniline Nanofibers: Promising High Specific Capacity Electrode Materials for Supercapacitor. Journal of Power Sources, 2011, 196(23):10484-10489.  
　40. Zhang Hongming, Lu Jinlong, Wang Xianhong*, Li Ji, Wang Fosong. From Amorphous to Crystalline: Practical Way to Improve Electrical Conductivity of Water-Borne Conducting Polyaniline. Polymer, 2011, 52(14):3059-3064.  
　41. Zhang Hongming, Li Yingping, Wang Xianhong*, Li Ji, Wang Fosong. A Facile Route to Hollow Microspherical Polyaniline. Polymer, 2011, 52(19):4246-4252.  
　42. Su Riting, Qin Yusheng, Qiao Lijun, Li Ji, Zhao Xiaojiang, Wang Pixin, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Synthesis of Poly(2-Furyloxirane) with High Molecular Weight and Improved Regioregularity Using Macrocyclic Ether as a Cocatalyst to Potassium Tert-Butoxide. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2011, 49(6):1434-1442.  
　43. Qin Yu-sheng, Chen Li-jie, Wang Xian-hong, Zhao Xiao-jiang, Wang Fo-song. Alternating Copolymerization of Cyclohexene Oxide and Carbon Dioxide under Cobalt Porphyrin Catalyst. Chinese Journal of Polymer Science, 2011, 29(5):602-608.  
　44. Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Copolymerization of Cyclohexene Oxide and Carbon Dioxide Catalyzed by Aluminum Porphyrin. Acta Polymerica Sinica, 2011, (7):784-790.  
　45. Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Wang Fosong. Recent Advances in Carbon Dioxide Based Copolymer. Progress in Chemistry, 2011, 23(4):613-622.  
　46. Qin Yusheng, Chen Lijie, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Enhanced Mechanical Performance of Poly(Propylene Carbonate) Via Hydrogen Bonding Interaction with O-Lauroyl Chitosan. Carbohydrate Polymers, 2011, 84(1):329-334.  
　47. Lu Hongwei, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Yang Xiangguang, Zhang Suobo, Wang Fosong. Copolymerization of Carbon Dioxide and Propylene Oxide under Inorganic Oxide Supported Rare Earth Ternary Catalyst. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2011, 49(17):3797-3804.  
　48. Li Zhifeng, Qin Yusheng, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong, Zhang Suobo, Wang Xianhong*. Synthesis and Stabilization of High-Molecular-Weight Poly(Propylene Carbonate) from Zn-Co-Based Double Metal Cyanide Catalyst. European Polymer Journal, 2011, 47(11):2152-2157.  
　49. Li Yingping, Zhang Hongming, Wang Xianhong*, Li Ji, Wang Fosong. Role of Dissolved Oxygen Diffusion in Coating Defect Protection by Emeraldine Base. Synthetic Metals, 2011, 161(21-22):2312-2317.  
　50. Li Yingping, Zhang Hongming, Wang Xianhong*, Li Ji, Wang Fosong. Growth Kinetics of Oxide Films at the Polyaniline/Mild Steel Interface. Corrosion Science, 2011, 53(12):4044-4049.  
　51. Li Guofa, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Study on the Influence of Metal Residue on Thermal Degradation of Poly(Cyclohexene Carbonate). Journal of Polymer Research, 2011, 18(5):1177-1183.  
　52. Hu Yuxi, Qiao Lijun, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Diels-Alder Reaction of Furfuryl Glycidyl Ether/Carbon Dioxide Copolymer. Acta Polymerica Sinica, 2011, (11):1336-1340.  
　53. Gu Lin, Wang Xianhong*, Chen Xuesi, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Thermal and Ph Responsive High Molecular Weight Poly(Urethane-Amine) with High Urethane Content. Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 2011, 49(24):5162-5168.  
　54. Gao Fengxiang, Zhou Qinghai, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Chain Extension of Maleic Anhydride End-Capped Poly(1,2-Cyclohexylene Carbonate) by Bisoxazolines. Acta Polymerica Sinica, 2011, (7):772-777.  
　55. Chen Lijie, Qin Yusheng, Zhou Qinghai, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosone. Toughening and Strengthening of Poly(Propylene Carbonate) by 1,6-Bis(Hydroxyisopropyl Urethane) Hexane. Acta Polymerica Sinica, 2011, (11):1349-1354.  
　56. Chen Lijie, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Plasticizing While Toughening and Reinforcing Poly(Propylene Carbonate) Using Low Molecular Weight Urethane: Role of Hydrogen-Bonding Interaction. Polymer, 2011, 52(21):4873-4880.  
　57. Chen Lijie, Qin Yusheng, Wang Xianhong*, Li Yuesheng, Zhao Xiaojiang, Wang Fosong. Toughening of Poly(Propylene Carbonate) by Hyperbranched Poly(Ester-Amide) Via Hydrogen Bonding Interaction. Polymer International, 2011, 60(12):1697-1704.  
　58. 《二氧化碳的固定和利用》，化工出版社，2010年 　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
研究组人员概况
       目前领导一个由30位固定职工（3个研究员，9个副研究员，11位助理研究员）和10余位研究生组成的研发团队，领导项目组发明了稀土三元催化剂，2004年建成千吨级二氧化碳基塑料中试线，在世界上率先突破二氧化碳基塑料的工业化瓶颈，实现了二氧化碳基塑料工业化从无到有的突破，2012年在浙江台州建成万吨级生产线，二氧化碳基树脂和薄膜以PCO2Ⓡ商标在美国3个州销售。发明了稀土掺杂的双金属催化剂，合成出窄分布、低分子量的二氧化碳基多元醇，所制备的二氧化碳基水性胶粘剂成功用于包括聚丙烯等低表面能基材的粘结，打破了跨国公司在汽车内饰胶粘剂领域的长期垄断。

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2月25日，《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）杂志在线刊发了化学与化工学院解孝林教授研究团队最新研究成果《双功能链转移法一步合成二氧化碳基嵌段共聚物》（A One-Step Route to CO2-based Block Copolymers by Simultaneous ROCOP of CO2/Epoxides and RAFT Polymerization of Vinyl Monomers）（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, DOI: 10.1002/anie.201710734）。我校为第一完成单位，论文第一作者是化学与化工学院博士后王勇，解孝林教授与中国科学院长春应用化学研究所王献红研究员是论文的共同通讯作者。

　　

石油基高分子材料给人类的生存和发展提供了前所未有的便捷。但是考虑到化石原料的日益枯竭以及使用非降解塑料制品带来的“白色污染”问题，发展可再生、可降解高分子材料势在必行。二氧化碳被认为是“温室效应”的主要元凶，同时也是廉价、可再生碳氧资源。基于二氧化碳和环氧丙烷共聚合成的二氧化碳基聚碳酸酯 (PPC)具有优异的生物降解性、生物相容性以及阻隔性能，是传统非降解塑料的理想替代品。此外，二氧化碳基聚碳酸酯中二氧化碳固定率高达40%，在微生物作用下转化为二氧化碳和水，是理想的“从空气中来，到空气中去”的绿色可持续循环高分子材料。

针对二氧化碳基聚碳酸酯(PPC)分子间作用力弱、力学性能和热学稳定性差、官能化困难的缺点，研究团队利用含羧基三硫酯化合物同时作为二氧化碳共聚反应(ROCOP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)的双功能链转移剂，一步合成了含不同官能团的二氧化碳基嵌段共聚物，为二氧化碳基聚碳酸酯(PPC)材料的高性能化和生物可降解高分子材料的低成本化制造提供了有效途径。本研究工作得到了国家重点研发计划(2016YFB0302400)和国家自然科学基金青年项目(21604027)资助。文章链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201710734/full

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图灵结构聚酰胺分离膜突破纳滤膜的透水极限

王献红 ,
中国科学院长春应用化学研究所　长春 130022
通讯作者: 王献红,xhwang@ciac.ac.cn
摘要: 图灵结构(turing structures)是指自然界生物和生命现象中呈现的丰富多彩、令人叹为观止的美妙图案，其形成机理是图灵的反应-扩散理论. 这种结构有什么用？与高分子科学有什么关联？最近浙江大学张林团队在Science上发表了制备图灵结构聚酰胺分离膜的最新研究成果，他们采用添加亲水性大分子聚乙烯醇调控界面聚合过程中水相单体哌嗪的扩散系数，增大了与油相中均苯三甲酰氯单体的扩散系数之差，巧妙满足了图灵的反应-扩散理论的基本要素，制备出纳米尺度的泡囊、管状等三维图灵结构，其水传递速度是商业膜的3 ~ 4倍，突破了现有纳滤膜的透水极限(upper-bound线)，并采用金纳米颗粒作为标记物，可视化地验证了图灵结构对膜分离性能的贡献. 该工作不仅制备出一种具有优异脱盐性能的高分子薄膜，更重要的是将图灵结构从理论研究层面推进到了应用实践，为更多本质上属于“反应-扩散体系”的高分子材料制备增加了一个新的研究维度.

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7月9日，中科院STS计划吉林省区域重点项目“二氧化碳基全生物降解地膜专用料工业化制备”验收会在长春召开。中科院科发局科技合作处副处长王兵、长春分院院长甘建国、长春应化所副所长逯乐慧、合作企业吉林博大东方新材料有限公司总经理王金狮，项目验收专家以及分院科技合作处、应化所相关职能部门、项目组成员参加了验收会，会议由甘建国主持。
　　甘建国代表长春分院对参会领导和专家的到来表示欢迎和感谢，简要介绍了STS项目管理情况并提出了验收要求。王兵强调，STS区域重点项目瞄准地方党委政府最为关注的“牛鼻子”问题和关系民生的“卡脖子”问题，为加强技术的集成应用、工程化示范、产业化推广和区域创新发展提供了科技支撑。逯乐慧表达了对中科院科发局、长春分院和合作企业对应化所成果转化工作支持的感谢，回顾了项目历经20余年的研发历程，并指出各方的大力支持对成果的产业化起到了积极的推动作用，希望能以该项目的验收为契机，梳理相关进展并总结合作经验，为所企合作树立良好示范。
　　项目验收环节由吉林大学杨柏教授主持。与会专家首先听取了项目负责人王献红研究员的报告，审查了验收材料，并提出了相关意见和建议，一致认为该项目完成了各项任务，实现了预期目标，同意该项目通过验收。
　　中科院STS区域重点项目“二氧化碳基全生物降解地膜专用料工业化制备”通过与博大东方新型化工（吉林）有限公司合作，建成了5万吨/年二氧化碳基生物降解地膜专用料生产线，解决了高粘介质高效传质传热和低成本单体回收技术难题，为生物降解地膜大规模推广应用奠定了基础，为解决我国“白色污染”问题提供了一条有效的途径。

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二氧化碳是一种温室气体，同时也是一种可再生的碳氧资源。利用二氧化碳作为反应单体合成高分子可以减缓高分子工业对石油资源的依赖，从而有助于高分子工业的原料来源多元化和可持续发展。近年来，在二氧化碳合成高分子领域中，二氧化碳基多元醇(CO2-polyol)的研究受到了广泛关注。CO2-polyol是一类含碳酸酯和醚结构的低聚物多元醇，具有低分子量、端羟基、碳酸酯-醚共存等结构特征，可替代聚醚或聚酯多元醇合成二氧化碳基聚氨酯，有望成为聚氨酯工业的下一代基础原料。
         CO2-polyol是通过二氧化碳与环氧化物如环氧丙烷的调聚反应合成的一类端羟基功能化低聚物，然而具有后修饰特点的功能化CO2-polyol的研究则少有报道。本文将衣康酸这一新型起始剂引入到环氧丙烷和CO2的调聚反应中，成功地制备了双键功能化的CO2-polyol。同时，衣康酸的生物来源属性进一步提高了生物碳比例，使得该多元醇的合成路线更为符合绿色可持续的理念。针对衣康酸存在酸性较强、双键较活泼等不利于PO/CO2调聚反应的因素，本文采用具有多中心协同催化作用的铝卟啉低聚物催化剂，实现了含碳碳双键的CO2-polyol的高效可控制备，且其链长和结构可调。本文所合成的具有活泼双键的不饱和多元醇为多种功能化二氧化碳基聚氨酯的合成提供了方便可行的操控平台。

图1 利用铝卟啉低聚物催化剂和衣康酸起始剂制备功能化二氧化碳基多元醇

        活泼的双键可以参与许多化学反应，如利用点击化学可以引入各类官能团，或通过聚合方法得到超支化结构，为进一步修饰聚氨酯提供了一个可操控的平台。本文采用紫外光固化方法对衣康酸基聚氨酯的后修饰给出概念验证。图2(c)所示的拉伸强度-伸长率曲线展现了聚氨酯膜固化前后的机械性能差异。固化前聚氨酯膜强度较差；固化后其机械强度大幅度提升，在伸长率达到4%时发生屈服行为，屈服强度为3.7 MPa，随后拉伸强度及断裂伸长率分别达到了12.5 MPa及270%，显示出良好的强度和韧性。

图2(a) 聚氨酯合成; (b) 聚氨酯的核磁氢谱; (c)  聚氨酯膜固化前后的拉伸强度-伸长率曲线

        上述工作以论文形式在《高分子学报》2021年第8期“庆祝沈家骢院士90华诞专辑”印刷出版，王献红研究员为通讯作者。该工作得到中国科学院前沿科学重点研究计划(项目号 QYZDJ-SSW-JSC017)和国家自然科学基金(基金号 51988102)的资助。点击下方“阅读原文”抢先看。


         引用本文： 曹瀚, 巩如楠, 周振震, 王献红, 王佛松. 功能化二氧化碳基多元醇的精准合成. 高分子学报, 2021, 52(8): 1006-1014
Cao Han, Gong Ru-nan, Zhou Zhen-zhen, Fo-song Wang. Precise Synthesis of Functional Carbon Dioxide-polyols. Acta Polymerica Sinica, 2021, 52(8): 1006-1014
        doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2021.21056
        原文链接：https://dx.doi.org/10.11777/j.issn1000-3304.2021.21056