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浙江大学孙琦研究员和肖丰收教授:乙烯基功能基团构建多孔聚合物作为高效仿生催化材料

已有 1948 次阅读 2023-3-21 12:04 |个人分类:AMR Account|系统分类:论文交流

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近日,浙江大学孙琦研究员和肖丰收教授的AMR述评文章“Porous Polymeric Catalysts Constructed Using Vinylated Functionalities”在线发表。文章总结了作者借鉴仿生理念,以由乙烯基功能基团聚合的多孔有机聚合物(POPs)为设计平台构建高效催化体系。文章首先从化学角度描述酶的结构特点以及要实现这些性质POPs作为关键材料的独特性。然后举例介绍了由乙烯基功能基团聚合得到的POPs解决仿生催化相关的基本科学问题,并展示其巨大的应用潜力。最后,对本文做了一个小结,并提出了这个新兴领域面临的挑战和机遇。


关键词:多孔有机聚合物,仿生设计,次级作用,柔性骨架,浸润性调控


老树开新花--乙烯基聚合构筑高效仿生催化剂


文章内容简介

酶是一类极其高效的生物催化剂,这与其活性部位的结构特点密不可分:1)活性部位周围的氨基酸残基能与底物通过非共价键作用键合;2)活性部位构象具有柔性;3)活性部位周围环境具有高度疏水性。本篇综述介绍了由乙烯基功能单体聚合所构建的多孔有机聚合物基仿生催化材料设计方面的研究工作及其独特性,通过调控活性中心次级环境、引入柔性骨架设计以及疏水反应腔构建等仿生理念,大幅提高了活性中心的活性、稳定性甚至产物的选择性,为构建高性能的催化材料提供了新思路。最后,展望了多孔聚合物在模拟细胞结构及其催化材料方面的机遇。


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NO.1AMR:请问您选择该领域的初心是什么?

作者团队:

在化学品生产过程中,约有85%的化学转化涉及催化反应,因此催化科学与技术被认为是现代化学工业的基石。利用催化过程提高反应选择性,是实现资源优化利用的重要途径,也是目前催化学科所面临的关键性挑战之一。众所周知,生物体系中发生的化学反应通常具有极高的催化活性和选择性,这激发了研究者寻找能够模拟生物分子组成和结构进而提升当前催化体系性能的兴趣。

NO.2AMR:请和大家分享一下该领域可能会出现的研究机会?

作者团队:

多孔有机聚合物因其分子层面的可设计性为组装拥有不同微化学环境的催化活性中心提供可能性。同时,链接方式以及拓扑结构的多样性能使这些活性中心既保持合适的空间距离又不相互干扰,确保多步催化反应在时间和空间上能有效耦合,进而有可能为仿生催化反应器的构建提供了强大的设计平台。再者,由乙烯基构筑的聚合物由于不仅不需要昂贵的金属催化剂催化偶联而且聚合工艺成熟、条件温和,为大规模工业生产提供可能。这些优势为高效催化材料的理性设计与定向合成提供了可能,也为高效催化材料的工业应用提供了机会。

作者团队简介

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浙江大学

研究员 孙琦

孙琦,浙江大学“百人计划”研究员。2014年毕业于浙江大学化学系,导师肖丰收教授;2015-2019在美国南佛罗里达大学从事博士后研究,合作导师为马胜前教授;2019年9月入职浙江大学化学工程与生物工程学院联合化学反应工程研究所。现主要从事晶态多孔聚合物薄膜构筑及其限域传质机制研究。


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浙江大学

求是特聘教授 肖丰收

肖丰收,浙江大学求是特聘教授,国家杰出青年基金获得者。1983和1986年在吉林大学化学系分别获得学士和硕士学位。1986-1990年,作为中日联合培养博士生,分别在吉林大学、大连化学物理研究所和日本北海道大学学习,并于1990获吉林大学博士学位;1993-1994年在美国加州大学戴维斯分校进行博士后研究。1993年任吉林大学化学系副教授,1996-2009年为吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室教授,2009年11月至今为浙江大学求是特聘教授。主要工作为沸石分子筛以及多孔材料的合成与催化性能研究。


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Porous Polymeric Catalysts Constructed Using Vinylated Functionalities

Qi Sun* and Feng-Shou Xiao*


原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.2c00088

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