共轭微孔聚合物骨架工程实现恶劣环境下高效颗粒物捕集及其环境健康意义

本研究开发了基于共轭微孔聚合物（CMP）的气凝胶过滤器，通过Sonogashira-Hagihara偶联聚合构建三维中空纳米管网络。材料在高温（600oC）、高湿（>90%）条件下对PM2.5/PM10的过滤效率超99%，并对机动车尾气展现99.4%的稳定捕获能力，为恶劣环境下的空气净化提供了创新解决方案。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过骨架工程构建的共轭微孔聚合物（CMP）气凝胶，在极端环境条件下展现出卓越的颗粒物捕获性能。材料独特的空心纳米管网络结构和本征疏水性，使其在高湿度（>90%）和高温（600^oC）环境下仍保持99%以上的PM_2.5过滤效率，且结构稳定性未受明显影响。对实际机动车尾气的过滤实验进一步验证了其工业化应用潜力。

Section snippets

Synthesis of 1-CMP and 2-CMP aerogels

将1,3,5-三乙炔基苯（486.6 mg）、1,3,5-三(3-溴苯基)苯（879.8 mg）、四(三苯基膦)钯(0)（166.2 mg）和碘化亚铜（55.4 mg）依次加入玻璃反应器。在氮气保护下加入8.1 mL甲苯和三乙胺混合溶液，磁力搅拌升温至80°C。当混合物变黏稠时停止搅拌并移除磁子，反应持续72小时。

Preparation and chemical structure characterization

本研究采用1,3,5-三乙炔基苯作为炔烃单体，与不同取代位点的溴代芳香化合物（1,3,5-三(3-溴苯基)苯和1,3,5-三(4-溴苯基)苯）通过Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应合成。反应在甲苯/三乙胺混合溶剂中进行，以四(三苯基膦)钯(0)和碘化亚铜为催化剂。图1a展示了1-CMP和2-CMP的合成过程，其中A3型炔烃芳香单体...

Conclusion

总之，我们通过1,3,5-三乙炔基苯与不同取代位点溴代芳香化合物的一步法Sonogashira-Hagihara偶联反应，成功合成了两种CMP气凝胶过滤器（1-CMP和2-CMP）。两者均具有由空心纳米管构成的多孔网络结构和优异的物理化学稳定性。1-CMP和2-CMP在70%应变下的最大抗压强度分别达到420 kPa和270 kPa，且压缩循环稳定性良好。得益于...