近年来，多孔聚合物在气体存储、催化、传感、药物传递和化学分离等应用方面表现优异，成为了科研领域的“新宠”。通常，多孔聚合物包括共价有机框架材料、共价微孔聚合物、超交联聚合物、本征微孔聚合物和多孔芳香框架材料。目前，大量的研究都集中在如何构建多孔聚合物的孔形貌、尺寸和表面。大多数多孔聚合物一般是通过C-C键耦合反应形成的，而这样的方法一般会形成具有缺陷的形貌且限制了聚合物形貌的多样性。因此，在构建多孔聚合物时，造孔方法的创新仍然是目前面临的巨大难题。

　　中山大学吴丁财教授发展了一种简单而多功能的逐步交联方法，获得具有纳米形貌可持续的多孔有机聚合物(POPs)。该方法主要包括预交联和超交联两个过程；在预交联过程中，通过筛选聚苯乙烯的不良溶剂，形成具有低交联度的高分子结构，从而保证了后续超交联制孔过程中纳米形貌的稳定性。例如，通过逐步交联方法，可成功地将聚苯乙烯纤维(PNFs)和聚(苯乙烯-二乙烯苯)纳米球阵列(PNSAs)分别转变成纤维形貌和有序阵列形貌可持续的多孔有机聚合物（即，xPNFs和xPNSAs）。该工作所得的多孔有机聚合物可以用来制备具有出色吸附性能的超多孔炭纤维和有序炭纳米球阵列。该方法打破了传统POPs不能同时兼得高比表面积和规整形貌的瓶颈，制备了形貌可持续的POPs材料。这些比表面积高、形貌可持续的新型多孔有机聚合物和多孔炭材料将具有多样化应用。相关研究成果以题为“Stepwise Crosslinking: A Facile Yet Versatile Conceptual Strategy to Nanomorphology-Persistent Porous Organic Polymers”发表在Advanced Materials期刊上。

　　
图1 (a) 传统的超交联聚苯乙烯纤维(PNFs)；(b) (c) 采用逐步交联方法设计和合成超交联的多孔聚合物纳米纤维(xPNFs)和有序纳米球阵列(xPNSAs)。

　　
图2 a) 由静电纺丝得到的PNFs的SEM图；(b) 采用传统的超交联方法在1.2-二氯乙烷中得到的PNFs，纳米纤维形貌消失；(c) 以甲缩醛(FDA)为交联剂，FeCl3为催化剂和醋酸为溶剂制备的预交联PNFs (pPNFs)的SEM图；(d) 以甲缩醛为交联剂，1，2-二氯乙烷为溶剂得到的超交联xPNFs-FDA-1-S-12的SEM图；(e) (f) xPNFs-FDA-1-S-12的TEM及HR-TEM图。

　　
图3 a) pPNFs和xPNFs-FDA-1-S-12的N2吸脱附等温线，插图为xPNFs-FDA-1-S-12的密度泛函理论(DFT)孔尺寸分布；(b) 预交联时间对xPNFs-FDA的BET比表面积的影响；(c) 超交联时间对xPNFs-FDA的SBET的影响；(d) 超交联前的溶胀时间对xPNFs-FDA的SBET的影响。

　　
图4  (a)，(b)和(c) 分别为PNSAs, pPNSAs和xPNSAs-FDA的SEM图；(d) pPNSAs和xPNSAs-FDA的N2吸脱附等温曲线，插图为xPNSAs-FDA的DFT孔径分布。

图5 (a) xPNFs-CCl4碳化后得到的CNFs-CCl4-900-10H5R纳米纤维的SEM图；(b) xPNFs-CCl4的碳化时间对所得CNFs-CCl4的SBET的影响；　(c) 由xPNSAs-CCl4碳化得到的CNSAs-CCl4-900-10H5R纳米球阵列的SEM图。

　    论文全文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201700723