清华大学王训《自然·通讯》：高电荷多金属氧簇可提高有机凝胶机械性能
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阅读： 2024/1/17 16:27:22
无机亚纳米线基有机凝胶是一类制备方便、可回收、机械性能良好的新兴有机凝胶，目前处于起步阶段。通过设计纳米线的组成结构来固化和功能化该有机凝胶仍然充满挑战。近日，清华大学的王训团队通过将高电荷的[Ca2P2W16O60]10-和[Ca2P2W15MO60]14-/13-团簇构筑基元用来制备无机亚纳米线，最终得到了一种力学性能和稳定性优异的有机凝胶。
目前，可用于制备独立、有弹性且稳定有机凝胶的无机亚纳米线十分有限，其中碱土金属阳离子桥接的多金属氧簇 (POM) 纳米线是最有效的一种。然而，PW12团簇有限的电荷限制了其构建有机凝胶的力学性能。由于溶剂分子与表面配体之间的相互作用直接影响有机凝胶的性能。且POM是一类原子级精确，具有亚纳米或纳米尺寸，电荷可调，高稳定性的团簇。清华大学团队开发使用高电荷的POM簇作为纳米线的构筑基元，可以有效地调节其表面配体密度及其柔性，进而改善纳米线基有机凝胶的机械性能，最终获得低临界凝胶浓度 (CGC)，且该有机凝胶还可捕获有机荧光分子并有效回收。
图1. Ca2-P2W16 无机亚纳米线的合成与结构表征。
来源：Nat. Commun.
本文创新点总结为以下四个方面：（1）新型有机凝胶的合成：使用高电荷多金属氧簇（POM），合成了一种新型有机凝胶。（2）有机凝胶机械性能和稳定性的提高：通过调控无机纳米线的柔韧性和表面配体密度，显著提高了有机凝胶的力性能和稳定性。（3）荧光特性的引入：将荧光染料分子加入凝胶中，赋予了其独特的荧光特性。（4）微观结构与宏观性能构效关系的探究：研究揭示了无机凝胶剂的微观结构与有机凝胶性质之间的关系，为合成高性能、多功能有机凝胶提供了新思路。
图2. Ca2-P2W16 亚纳米线基有机凝胶的力学性能表征。
来源：Nat. Commun.
这一成果近期发表在Nature Communications 上，文章的第一作者是清华大学博士后仉凤华。
来源：X-MOL资讯
转自：“高分子科学前沿”微信公众号
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