多金屬氧酸鹽 （POM）是固態(tài)金屬氧化物的衍生物，它們能將原子水平的結(jié)構(gòu)、化學(xué)可調(diào)性與經(jīng)典的固態(tài)金屬氧化物的功能性相結(jié)合。因此，POM 是探索和模擬更多復(fù)雜固態(tài)氧化物材料的結(jié)構(gòu)和功能的理想分子模型。然而，金屬氧化物主鏈聚合物的可控自底向上設(shè)計(jì)是材料設(shè)計(jì)中的一大挑戰(zhàn)，因?yàn)樗梢詫τ纱水a(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行獨(dú)特的控制。
河南師范大學(xué)陳學(xué)年教授、李書軍副教授，德國烏爾姆大學(xué)Carsten Streb等人報(bào)道了一種具有純無機(jī)主鏈的一維有機(jī)官能化多金屬氧酸鹽聚合物。聚合物由兩種單體自組裝而成，即無機(jī)Wells-Dawson型多金屬氧酸鹽和芳香族有機(jī)硼酸酯。它們的共價(jià)鍵形成一維聚合物鏈，將無機(jī)氧化物主鏈（基于B-O和Nb-O鍵）與功能性有機(jī)側(cè)鏈結(jié)合在一起。在90℃、98%RH條件下，聚合物的體質(zhì)子電導(dǎo)率高達(dá)1.59×10-1 S/cm。該研究以題為“High Proton-Conductivity in Covalently Linked Polyoxometalate-Organoboronic Acid-Polymers”的論文發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》上。（1）作者展示了如何使用有機(jī)硼酸將多金屬氧酸鹽聚合成固態(tài)的一維鏈。研究表明，有機(jī)硼酸可用作功能性 POM 鍵以觸發(fā) Dawson 陰離子聚合成共價(jià)連接的一維鏈。由此產(chǎn)生的聚合物具有復(fù)雜的相互作用，如共價(jià)鍵、質(zhì)子化位點(diǎn)和反離子作用，這表明它們可能具有固態(tài)質(zhì)子傳導(dǎo)性。（2）通過幾種策略在 POM 中引入質(zhì)子傳導(dǎo)性，包括引入表面質(zhì)子化位點(diǎn)、設(shè)計(jì)親水通道和形成空間受限的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，作者實(shí)現(xiàn)了在與有機(jī)質(zhì)子交換膜不相容的惡劣條件下使用 POM 進(jìn)行質(zhì)子傳導(dǎo)。（3）該雜化聚合物具有純無機(jī)聚合物主鏈和有機(jī)側(cè)鏈，原則上可以進(jìn)一步功能化。晶格中廣泛存在的氫鍵網(wǎng)絡(luò)用作晶格中質(zhì)子傳導(dǎo)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了高的溫度和濕度相關(guān)的質(zhì)子傳導(dǎo)性。在90℃、98%RH條件下，聚合物的體質(zhì)子電導(dǎo)率高達(dá)1.59×10-1 S/cm。本文研究的合成方法可以產(chǎn)生一類新的功能可以通過單體單元的可控調(diào)節(jié)來設(shè)計(jì)的有機(jī)-無機(jī)聚合物。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104886
