章DOI: 10.1002/anie.202015162

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背景介绍

高效率、低成本的多孔材料因其在气体吸附分离、有害物质检测、离子传感、生物抗菌等领域多样化的应用，在近年来被广泛关注和研究。新型多孔材料的设计和合成一直是化学和材料领域内的热门课题。2014年，杨英威教授课题组 道了一种以柱[5]芳烃通过弱相互作用力构筑的超分子有机框架材料（SOFs），并开发了其在二氧化碳分离中的应用（Adv. Mater. 2014, 26, 7027）。随后，SOF材料的应用被大大拓展，其在诸多气体的分离中都展现出了优异的性能（Chem. Commun. 2017, 53, 6409; J. Membr. Sci.2017, 539, 224）。2018年，该课题组首次 道了基于柱[5]芳烃的共轭大环聚合物（Adv. Mater. 2018, 30, 1800177），作为多孔材料家族的新成员，这种结合了超分子大环和多孔聚合物的材料在离子传感和催化领域（Small 2019, 15, 1805509）崭露头角，并有望在实际应用中发挥重要作用。因此，设计合成新型的大环芳烃以推动共轭大环聚合物的合成和应用成为了领域内的一项重大挑战。

杨英威教授课题组一直致力于新型超分子大环的设计合成和基于大环材料功能开发的研究。2016年，该团队以对苯二甲醚和联苯二氯苄为起始原料，首次合成了拓展型柱[6]芳烃（Chem. Commun. 2016, 52, 5804），并发现这种新型的大环芳烃在石油化工中具有重要的应用前景。随后，他们又开发了一系列功能化的拓展型柱[6]芳烃，用于对磺酸盐客体的选择性沉淀（Eur. J. Org. Chem. 2018, 2018, 1321）以及运用超分子组装诱导荧光增强（SAIEE）机制实现对水中汞离子的检测和分离（J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 4756）。随着大环设计工作的不断深入，他们首次 道了斜塔芳烃及其功能化的衍生物（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9853），并且开发出了它们在晶体工程、污染物吸附、分子识别等领域的重要应用（Angew. Chem. Int. Ed. 2020,59, 2251; CCS Chem. 2020,2, 836; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 1690）。

研究出发点

图1.四种新型的共轭大环聚合物用于高选择性捕获二氧化碳和可逆吸附碘的示意图。

图 解析

A. 目标化合物的合成

图2.四种CMP材料的合成路线图。

B. 单晶结构的分析

图3.两种新型大环芳烃的单晶结构和堆积模式图。

C. 四种CMP材料的结构表征

图4.四种CMP材料的化学结构及固体核磁碳谱图。

D. 碘蒸气吸附实验

图5.四种材料对碘蒸汽吸附量的测试和吸附前后颜色变化对比图。

E. 四种材料的气体吸附实验

图6. 四种CMP材料在不同温度下对三种气体的吸附-脱附曲线。

总结与展望

主要从事超分子化学与有机功能材料研究。担任欧洲研究理事会ERC Advanced Grant会评专家（合成化学与材料评审小组）；欧洲研究理事会、以色列科学基金会、比利时弗兰德研究基金会、智利国家科学技术委员会、波兰国家科学中心、英国肺基金会、国家自然科学基金委员会、中国博士后科学基金会等国内外基金特邀评审人；担任Matter, View, Aggregate, Chinese Chemical Letters, Scientific Reports, 《分子科学学 》，《重庆理工大学学 （自然科学）》等杂志顾问编委或编委；Acc. Chem. Res., Chem. Soc. Rev., Matter, Chem, Science Advances, Nature Communications, Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Funct. Mater., Coord. Chem. Rev., ACS Nano等百余种重要杂志特邀审稿人。迄今已在National Science Review, Matter, Chem, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Sci., CCS Chem.等国内外期刊发表SCI检索论 200余篇；多次应邀在国际化学和材料重要期刊Chem. Soc. Rev., Acc. Chem. Res., Matter, Chem, Aggregate, View, Small, Sci. China Chem., Chin. Chem. Lett., Chem. Rec.等撰写综述及专论；参编专著6部。研究工作被Nature, Nature Chemistry, Nature Materials, Science Daily, ACS Noteworthy Chemistry, Chemistry World, Chemistry Views, Elsevier, Advanced Science News, Materials Views China等杂志媒体专门 道或亮点评述。主持国家自然科学基金面上项目4项、教育部博士点基金和省校其他各类基金共十余项。获评Mater. Chem. Front., Chin. Chem. Lett.等国内外多个杂志优秀审稿人，若干杂志优秀论 和高引论 ；获CCL发展突出贡献奖；入选吉林大学“匡亚明/唐敖庆学者”人才岗位、英国皇家化学会Polymer Chemistry Pioneering Investigator、吉林省第六批拔尖创新人才、吉林大学培英工程计划、英国皇家化学会ChemComm Emerging Investigator、吉林大学国家杰出青年基金后备人选培育计划等。

杨英威教授课题组主页：

https://ywyang.wix.com/jlugroup

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