可逆失活自由基聚合(RDRP)技术已成为制备高性能聚合物材料的一种通用而有效的方法。光控RDRP(photoRDRP)工艺,如光诱导原子转移自由基聚合(photoATRP)和光诱导电子转移-可逆加成-断裂链转移(PET-RAFT)聚合,可以利用可见光引发和控制聚合反应。虽然大多数光RDRP过程都是使用均相光催化剂进行的,但非均相催化剂物种具有明显的优点,包括直接分离和有效回收,这为光催化剂的回收提供了可能性。
有鉴于此,澳大利亚新南威尔士大学Cyrille Boyer,Kang Liang报道了含锌金属卟啉配体的Zr-MOFs作为非均相光催化剂,用于可见光波长下的PET-RAFT聚合。
文章要点
1)研究人员在室温下,基于不同单体在不同波长(λmax=405,470,565,595和680 nm,9 mW/cm2)下成功地进行了光聚合反应,并得到了相对分子质量分布窄,分散性低的聚合物。
2)对各种含卟啉的Zr-MOF(Zn)的筛选结果表明,粒径最小的MOF-525(Zn)在PET-RAFT聚合中具有最好的光催化活性,由于其具有更好的分散性和透光性。此外,MOFs具有优异的耐氧性,无需预先脱氧即可聚合。
3)实验结果表明,改变MOF的大小和比表面积对聚合速率具有显著影响,多相MOF光催化剂可以很容易地分离和回收,最多可以进行5次独立的PET-RAFT聚合,而不会明显降低聚合效率。
4)研究人员最后在露天环境下,利用MOF光催化剂通过可见光介导的立体光刻技术,成功制作了具有高分辨率的三维聚合物物体。
这项研究提供了获得在气体存储/分离以及生物兼容组织/器官打印中具有巨大应用潜力的功能性多材料的一种有效途径。
Liwen Zhang, et al, Porphyrinic Zirconium MOFs as Heterogeneous Photocatalysts for PET-RAFT Polymerization and Stereolithography, Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202014208
https://doi.org/10.1002/anie.202014208