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構、化學可調(diào)性與經(jīng)典的固態(tài)金屬氧化物的功能性相結合。因此，POM 是探索和模擬更多復雜固態(tài)氧化物材料的結構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計是材料設計中的一大挑戰(zhàn)，因為它可以對由此產(chǎn)生的化學性質(zhì)進行獨特的控制。
河南師范大學陳學年教授、李書軍副教授，德國烏爾姆大學Carsten Streb等人報道了一種具有純無機主鏈的一維有機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Wells-Dawson型多金屬氧酸鹽和芳香族有機硼酸酯。它們的共價鍵形成一維聚合物鏈，將無機氧化物主鏈（基于B-O和Nb-O鍵）與功能性有機側鏈結合在一起。在90℃、98%RH條件下，聚合物的體質(zhì)子電導率高達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，有機硼酸可用作功能性 POM 鍵以觸發(fā) Dawson 陰離子聚合成共價連接的一維鏈。由此產(chǎn)生的聚合物具有復雜的相互作用，如共價鍵、質(zhì)子化位點和反離子作用，這表明它們可能具有固態(tài)質(zhì)子傳導性。（2）通過幾種策略在 POM 中引入質(zhì)子傳導性，包括引入表面質(zhì)子化位點、設計親水通道和形成空間受限的氫鍵網(wǎng)絡，作者實現(xiàn)了在與有機質(zhì)子交換膜不相容的惡劣條件下使用 POM 進行質(zhì)子傳導。（3）該雜化聚合物具有純無機聚合物主鏈和有機側鏈，原則上可以進一步功能化。晶格中廣泛存在的氫鍵網(wǎng)絡用作晶格中質(zhì)子傳導的基礎，實現(xiàn)了高的溫度和濕度相關的質(zhì)子傳導性。在90℃、98%RH條件下，聚合物的體質(zhì)子電導率高達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)來設計的有機-無機聚合物。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104886
