华东理工曲大辉团队: 动态交联助力富硫聚合物先进应用&升级再造

学术   2024-12-27 10:40   英国  

研究背景

开发由元素硫衍生的富硫聚合物为工业废物增值和替代传统的石油基聚合物提供了一种可持续的创新方法。近年来,研究人员对多硫化物的聚合策略、材料性能和多领域应用进行了广泛探索。
尽管聚合技术取得了重大进展,并且在红外光学、储能、重金属吸附等领域展现出超越传统聚合物的广阔应用前景,但目前的主流策略是通过二烯淬灭活性硫链来形成稳定的交联位点。坚固 C–S 键的形成阻碍了硫基聚合物的降解。

研究内容

近日,华东理工大学曲大辉教授团队探索了化学同源的 S₈ 和环状二硫化物的阴离子开环共聚,以产生具有高分子量的动态富硫共价适应性网络 (CANs)。

环状二硫化物(如 1,2-二硫戊烷)的可修饰侧链为性能改善和多领域应用提供了广泛的功能化平台。与二硫均聚网络相比,富硫共聚网络在保持其机械性能的同时表现出优异的动态性能。多硫化物片段的加入不仅有效地激活了交联网络,使其具有出色的可再加工性和机械适应性,而且还使所得共聚物在近红外区域具有高光学透明度。

  • Figure 1. A) 基于 S₈ 和二烯的“逆硫化”策略在聚合物材料领域的代表性进展;B) S₈ 和环状二硫化物的阴离子共聚路线。多硫主链和动态二硫交联赋予所得共聚物可再加工性和化学可回收性。

此外,动态二硫交联位点有助于可逆的 S–S 交换和裂解。硫醇盐引发的解聚将反应平衡推向环状单体,从而能够有效分离和回收 S₈ 和二硫化物单体。温和条件下的化学闭环可回收性突显了循环硫化学向原子经济学的发展趋势,这种基于动态二硫交联的创新逆硫化策略为高性能富硫聚合物的高级应用和升级再造提供了一条有希望的途径。
该成果以 “Closed-loop chemically recyclable covalent adaptive networks derived from elementary sulfur” (《来自元素硫的闭环化学可回收共价适应性网络》)为题,发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上。

论文信息

  • Closed-loop chemically recyclable covalent adaptive networks derived from elementary sulfur
    Chen-Yu Shi, Xiao-Ping Zhang, Qi Zhang, Meng Chen, He Tian and Da-Hui Qu* (曲大辉,华东理工大学)
    Chem. Sci., 2024, 15, 17460-17468
    https://doi.org
    /10.1039/D4SC05031B

作者简介

施晨宇 博士后
华东理工大学
本文第一作者,华东理工大学博士后,研究方向是基于动态小分子基元的自组装功能材料,利用动态共价二硫基元和机械互锁基元独特的结构动态性,采用非共价键、动态共价键及机械互锁作用的多级协同、动态组装策略,开拓了一系列动态可调的高性能组装聚合物。已发表 SCI 论文 15 篇,其中以第一作者身份在国内外知名化学及材料期刊 Adv. Mater., Natl. Sci. Rev., Angew.Chem. Int. Ed., CCS Chemistry., Chem. Sci. 等发表论文 9 篇。曾获国家青年基金(2024)、上海市面上基金(2024)、上海市超级博士后(2023)、博士后特别资助(2023)等人才计划或者项目资助。获两次研究生国家奖学金(2020/2022)、上海市青年五四奖章个人(2022),作为中国优秀博士生代表入选参加第 71 届林岛诺贝尔奖获得者大会(全国仅 30 名)






曲大辉 教授
华东理工大学

本文通讯作者,华东理工大学教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者。主要从事动态化学与智能分子材料领域的研究。围绕动态分子基元设计和组装策略以及高性能动态材料的高效创制等关键问题,发展了一系列分子机器智能组装材料以及动态发光材料,实现了聚硫辛酸高性能动态聚合物材料的简单、高效制备,为智能分子材料的设计和高效、绿色创制提供了新思路。已发表 SCI 收录论文 160 余篇,获授权发明专利 12 项,撰写英文专著 3 个章节。曾获国家杰出青年科学基金(2020 年)、上海市优秀学术带头人(2019 年)、上海市浦江人才计划、上海市晨光学者、教育部霍英东青年教师基金等人才计划或者项目资助,入选英国皇家化学会会士(FRSC)等。曾获“全国优秀博士学位论文”、上海市自然科学奖二等奖(2020 年,第一完成人)、中国化学会超分子化学青年创新学术讲座奖(2021年)等奖励及荣誉,连续入选 2020-2022 年 Elsevier 高被引学者。担任国际期刊 Frontier in Chemistry(IF 5.1)副主编,Chin. Chem. Lett. 编委等。

期刊介绍

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rsc.li/chemical-science

Chem. Sci.

2-年影响因子*7.6
5-年影响因子*8.0
JCR 分区*Q1 化学-综合
CiteScore 分14.4
中位一审周期33 


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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)

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