• 行业咨询
  • 品牌营销
  • 集微资讯
  • 知识产权
  • 集微职场
  • 集微投融资
  • 集微企业库
搜索
爱集微APP下载

扫码下载APP

爱集微APP扫码下载
集微logo
资讯集微报告舆情JiweiGPT企业洞察
2025第九届集微半导体大会集微视频
登录登录
bg_img
search_logo
大家都在搜

上海交大朱晨、孙浩合作发文:基于官能团迁移自由基环化聚合的环烯烃聚合物合成及其在无负极锂电池中的高性能应用

作者: 集小微 05-07 19:52
相关舆情 AI解读 生成海报
来源:上海交通大学 #上海交大#
6106

环烯烃聚合物(COPs)是一类非晶态材料,以其卓越的光学透明性、热稳定性和机械强度而著称,这些特性使其广泛应用于光学元件和医药包装领域。COPs的合成主要通过降冰片烯的开环易位聚合(ROMP)实现,使用茂金属催化剂会在聚合物主链中残留双键。这些双键导致材料介电常数偏高、抗氧化性差,因此必须采用高压氢化后处理工艺去除残留双键。该过程通常需使用昂贵的贵金属催化剂,增加了生产成本和工艺复杂度(图1a)。其他策略(如与其他单体共聚)往往会产生无序环状结构,进一步增加高质量COPs的合成难度。

1,6-二烯的自由基环化聚合为在无金属催化条件下构建聚合物主链环状结构提供了新思路。该技术已在马来酸酯、丙烯酸酯和苯乙烯类等共轭烯烃单体中实现,但通常生成带有悬垂双键且五/六元环混杂的聚合物。非共轭二烯烃更易形成单一环状结构,因为其5-exo环化(形成五元环)的活化能显著低于6-内环化(形成六元环)。然而,非共轭二烯的自由基环化聚合研究仍存在两大瓶颈:1)链增长自由基容易攫取烯丙位氢原子引发链转移;2)增长自由基与单体间的极性不匹配(图1b)。

图1.环烯烃聚合物的制备

针对以上问题,上海交通大学朱晨教授团队提出了一种创新策略——官能团转移自由基环化聚合(GTRCP,图1c)。该方法以非共轭二烯为单体,通过引入官能团迁移过程,成功实现了环烯烃聚合物的合成。相关成果以“Preparation of Cyclic Olefin Polymers via Group Transfer Radical Cyclopolymerization for High Performance in Anode-Free Batteries”为题发表在期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。

这一方法能够制备多种序列结构明确、兼具高分子量与窄分子量分布特征的COPs材料。1H NMR, 13C NMR, HMBC以及MALDI-TOF MS等数据结构证实了聚合物结构,同时动力学研究发现该策略是典型的自由基聚合过程。底物同时兼容氰基、酯基、磷脂基、酰胺基、磺酰基等多种官能团(图2)。

图2. 官能团迁移自由基环化聚合

为了更深入地了解自由基介导的GTRCP过程,中科院上海有机所王桐坤博士对聚合机理进行理论计算。通过密度泛函理论(DFT)计算,证实了GTRCP反应机制的高效性和选择性,研究表明该过程受到显著热力学驱动力的调控(图3)。

图3. GTRCP过程DFT计算

孙浩副教授将聚合物应用到无负极锂电池界面层中。研究证实P1聚合物可作为高性能界面层材料,显著提升无负极锂金属电池中锂沉积/剥离的可逆性。这一发现为GTRCP合成的环烯烃聚合物开辟了全新的应用前景(图4)。

图4. 无负极锂金属电池界面层中的应用

综上所述,本研究创新性地开发了官能团转移自由基环化聚合(GTRCP)技术,通过自由基环化聚合反应实现了二烯单体到功能化环烯烃聚合物(COPs)的精准可控合成。该方法通过理性单体设计,可便捷地将多种极性官能团引入聚合物主链,成功制备出兼具高分子量、窄分布、序列结构精确可控以及结构多样性丰富等优异特性的COP材料。这项研究建立了无金属催化聚合新体系,为解决传统COP合成中的金属残留问题提供了创新方案。密度泛函理论(DFT)计算不仅证实了该聚合机理的可行性,还揭示了其倾向于形成五元环的选择性特征及链增长机制。作为概念验证,P1聚合物作为高性能界面层材料,在无负极锂金属电池中显著提升了锂沉积/剥离的可逆性,为GTRCP法制备的COPs开辟了广阔的应用前景。

上海交通大学朱晨教授、孙浩副教授为论文共同通讯作者。上海交通大学博士研究生陈亚苏、王硕和中科院上海有机所博士后王桐坤为论文共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金(22371185、22171201、22209108和22401184)、中央高校基本科研业务费专项资金(23X010301599、24X010301678)、上海市学术/技术研究带头人项目(23XD1421900)、中国博士后科学基金(GZC20241832)博士后研究金(C级)的资助。

责编: 集小微
来源:上海交通大学 #上海交大#
分享至:
THE END
相关推荐
  • 上海交大郭益平课题组在面向多向力感知的压电复合材料研究中取得新进展

  • 上海交通大学与无问芯穹联合团队获ASP-DAC 25最佳论文奖

  • 电子信息与电气工程学院“拆分”?上海交大成立四个新学院

  • 上海交通大学团队PRL发文:利用Clifford线路增强密度矩阵重整化群方法

  • 上海交大团队Nature Synthesis综述:高熵材料制备

  • 上海交大孙浩团队Advanced Materials:相变调控策略解锁可持续、高性能干法电极

评论

文明上网理性发言,请遵守新闻评论服务协议

登录参与评论

0/1000

提交内容
    没有更多评论
集小微

微信:

邮箱:


4058文章总数
6017.8w总浏览量
最近发布
  • 中电港:今年国内半导体行业在需求端将呈现结构性高增长

    4小时前

  • 深南电路:FC-BGA封装基板具备20层生产能力,尚处于产能爬坡早期

    4小时前

  • 宝马全固态电池上路测试,新能源车企加速验证布局

    5小时前

  • 数字光芯完成A+轮数千万元融资

    6小时前

  • 苹果AI眼镜项目提速,计划明年底发布

    7小时前

最新资讯
  • KAI合作开发军用AI芯片以增强实时计算和安全性

    3小时前

  • 沙特成立国有人工智能公司Humain,由前Aramco Digital高管领导

    3小时前

  • 中电港:今年国内半导体行业在需求端将呈现结构性高增长

    4小时前

  • 深南电路:FC-BGA封装基板具备20层生产能力,尚处于产能爬坡早期

    4小时前

  • 宝马全固态电池上路测试,新能源车企加速验证布局

    5小时前

  • 数字光芯完成A+轮数千万元融资

    6小时前

关闭
加载

PDF 加载中...

集微logo
网站首页 版权声明 集微招聘 联系我们 网站地图 关于我们 商务合作 rss订阅

联系电话:

0592-6892326

新闻投稿:

laoyaoba@gmail.com

商务合作:

chenhao@ijiwei.com

问题反馈:

1574400753 (QQ)

集微官方微信

官方微信

集微官方微博

官方微博

集微app

APP下载

Copyright 2007-2023©IJiWei.com™Inc.All rights reserved | 闽ICP备17032949号

闽公网安备 35020502000344号