综述：三聚氰胺基多孔有机聚合物的最新进展与展望：全面综述

时间：2025年9月20日

来源：European Polymer Journal

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本综述系统阐述了三聚氰胺基多孔有机聚合物（M−POPs）的合成策略、结构特性与多功能应用，重点突出了其在环境修复（如染料/重金属吸附、CO2捕获）、催化（如CO2环加成、硝基还原）及能源存储（如锂离子电池电解质）等领域的潜力。M−POPs凭借高氮含量、可调孔隙和优异稳定性，成为下一代多孔框架材料的理想候选者。

2. 三聚氰胺基多孔有机聚合物的合成策略

三聚氰胺基多孔有机聚合物（M−POPs）主要通过希夫碱缩合、亲核取代、弗里德尔-克拉夫茨反应等策略合成。例如，Wang等人（2016年）通过三聚氰胺与多聚甲醛反应制备了多孔聚三聚氰胺-甲醛（PMF），用于阴阳离子染料的吸附；Ou团队（2016年）通过三聚氰胺与对苯二甲醛的希夫碱反应开发了富胺POP（RAPOP），有效吸附偶氮染料和氯酚。Zhang等人（2017年）通过三聚氰胺与不同单醛的一锅法缩聚合成了MOP系列材料，作为无金属多相催化剂。近年来，合成方法进一步拓展至后修饰功能化，如引入离子液体、纳米颗粒（如Ag、Pd）以增强特定应用性能。

3. 应用领域

3.1. 吸附

M−POPs在环境吸附领域表现突出，尤其对重金属（如Hg²⁺、Cr(VI)）、碘、染料和有机污染物具有高吸附容量。例如：

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汞吸附：Shan等人（2021年）开发的TBN-1对Hg²⁺的吸附容量达1630 mg/g，且具备荧光传感功能；Zhao团队（2023年）的MMP材料对汞的吸附容量高达2018.1 mg/g。
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碘捕获：Qiu等人（2024年）的PTZ-TPC-MA对碘蒸气的吸附容量达198.1 wt%；Song等人（2025年）的In-Mel-HCP在气相和液相中均表现出高效碘吸附（3.40 g/g和0.237 g/g）。
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铀提取：Liang团队（2021年）的MA-U-PA在酸性条件下对铀的吸附容量为106.7 mg/g，适用于核废水处理。

吸附机制多遵循Langmuir等温线和伪二级动力学模型，以单层化学吸附为主，涉及静电作用、氢键和π-π堆积等相互作用。

3.2. CO₂捕获

M−POPs的高氮含量和孔隙结构使其成为CO₂捕获的理想材料。Shao等人（2019年）开发的TMPAs在273 K和1 bar下的CO₂吸附量达2.87 mmol/g，且CO₂/N₂选择性高达277.8。Liu团队（2020年）的TPFM在273 K下吸附容量为77.5 cm³/g，同时兼具碘捕获功能。吸附热力学分析表明其以物理吸附为主，易于再生。

3.3. 抗菌功能

M−POPs在抗菌领域通过光催化产生活性氧（ROS）或整合金属纳米颗粒实现高效杀菌。Luo等人（2022年）开发的IM-POP-Ag（载银咪唑POP）对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的杀菌率超96%，并显著促进伤口愈合。Pan团队（2024年）的TPX-POPs通过光动力/光热协同疗法实现近100%细菌灭活。Zhang等人（2024年）的POP-1负载玫瑰 Bengal后，ROS产量提高47.26%，10分钟内实现99.99%的细菌杀灭。

3.4. 催化

M−POPs作为多相催化剂在CO₂转化、有机合成和还原反应中广泛应用：

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CO₂环加成：Zhang等人（2017年）的MOP-0在无溶剂条件下催化CO₂与环氧化物环加成，转化率达89%；Liu团队（2023年）的UM-OP和AM-OP通过氢键激活机制高效生成环状碳酸酯；Chakrabortty等人（2024年）的Ag@TTP-1实现胺的N-甲酰化和N-甲基化，利用CO₂作为绿色碳源。
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硝基还原：Bashiri团队（2024年）的Fe^II(Cp)₂-POP在可见光下催化硝基芳烃还原为苯胺，转化率超85%。

催化机制涉及氢键激活、纳米颗粒协同作用及电子转移过程，且催化剂多具备良好回收性（5次循环后活性保持90%以上）。

3.5. 电化学应用

M−POPs在能源领域用作锂离子电池电解质和电催化剂。Rohan等人（2015年）开发的MTF-Li/PVDF-HFP复合电解质离子电导率达6×10⁻⁴ S/cm，锂离子迁移数为0.88，电池放电容量达155 mAh/g（80°C）。Wang团队（2024年）的PAN-FDE/PEO复合固体电解质拓宽电化学窗口至4.72 V，提升锂金属电池循环稳定性（超1600小时）。

3.6. 传感

M−POPs作为荧光传感器用于检测金属离子和氧化剂。Devi等人（2024年）的MB材料对Hg²⁺和次氯酸钠（NaOCl）呈现“Turn-ON”型荧光响应；Hamdi团队（2024年）的COF基电化学适体传感器对前列腺癌标志物肌氨酸（SAR）的检测限低至0.15 fM，具备临床诊断潜力。

3.7. 光降解

M−POPs在光催化降解有机污染物（如染料、BPA）中表现优异。Garg等人（2023年）的Ag₃PO₄−MFP在阳光下60分钟内降解97%的双酚A（BPA）；Wang团队（2024年）的SNW-o在可见光下降解81.2%的四环素（TC），并实现H₂O₂光合生成（59.342 μM/h）。机制涉及光生空穴（h⁺）和自由基（·OH）的氧化作用。