韩宝航课题组在Chemical Society Reviews发表综述：多孔有机聚合物在电催化中的应用

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多孔有机聚合物 (POPs) 是一类由有机建筑单元通过共价键连接构成的多孔网络材料。根据其结构特征和制备方法，POPs可分为固有微孔聚合物 (PIMs)、超交联聚合物 (HCPs)、共轭微孔聚合物 (CMPs)、共价有机骨架 (COFs)、共价三嗪骨架 (CTFs)、多孔芳香骨架 (PAFs) 等类型。POPs通常具有高表面积、可调节孔隙、可设计组成及结构、易修饰等特性。此外，POPs一般由轻质元素通过强共价键连接而成，这赋予POPs低密度和高的化学稳定性。这些特性使POPs在气体储存与分离、光电子学、质子传导、多相催化、污染物去除以及能量储存与转换等领域中得到广泛应用。
       国家纳米科学中心韩宝航研究员团队长期致力于共轭有机分子建筑块的设计，结合功能纳米建筑块，利用多种共价键或非共价键的方法，构建有机(杂化)多孔功能材料，通过调控与优化孔隙参数，探索在金属离子捕获、气体储存、催化转化、能源存储等方面的应用前景。团队发明了使用氧化聚合方法制备多孔聚咔唑材料的便捷方法(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (14), 6084)，在多孔有机聚合物的功能设计(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54 (22), 6536; Adv. Funct. Mater. 2020, 30 (10), 1909267)及光催化应用(ACS Catal. 2018, 8 (6), 5313; ACS Catal. 2019, 9 (5), 3959)方面取得了系列研究进展。同时探索了多孔的石墨烯材料(Nat. Commun. 2014, 5, 4716)及多孔有机聚合物衍生多孔碳材料(Appl. Catal. B-Environ. 2021, 297, 120448)的制备与应用。

构筑多孔有机聚合物的代表性化学反应及部分多孔有机聚合物结构示意图

       在前期研究的基础上，课题组应邀对多孔有机聚合物在电催化领域中应用的研究进展进行了探讨和总结，相关综述在线发表在《Chemical Society Reviews》杂志上 (Porous organic polymers for electrocatalysis, DOI: 10.1039/d1cs00887k)。
       该综述文章系统地概述了多孔有机聚合物作为电催化剂在析氢反应、析氧反应、氧还原反应、二氧化碳还原反应、氮还原反应、硝酸盐/亚硝酸盐还原反应、硝基苯还原反应、氢氧化反应及苯甲醇氧化反应等多种电催化反应中的应用进展，包括涉及的一些电催化反应的基本原理、相关多孔有机聚合物的合成策略、特定活性位点和催化机制等。最后，文章进一步讨论了多孔有机聚合物在电催化应用中面临的挑战和未来的发展方向。
       国家纳米科学中心助理研究员杨东辉为该文章的第一作者，丁雪松副研究员和韩宝航研究员为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项(B类)的支持。
       原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/ ... s/d1cs00887k/unauth


      文章来源：国家纳米科学中心
      韩宝航,国家纳米科学中心研究员。1999年毕业于南开大学获得博士学位。2000年至2005年分别在德国胶体与界面马普研究所、加拿大渥太华大学和多伦多大学作博士后研究工作。2005年进入国家纳米科学中心工作至今，主要从事超分子纳米材料与器件方面的研究。承担过多项国家级项目，在Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等学术刊物上发表SCI论文130余篇，他引3000余次。