ПРИМЕНЕНИЕ ГЕТЕРОАРОМАТИЧЕСКИХ ПОРИСТЫХ ПОЛИМЕРОВ В КАЧЕСТВЕ НОСИТЕЛЕЙ КАТАЛИЗАТОРОВ
Аннотация
В данной обзорной статье рассмотрены современные методы синтеза и способы применения гетероароматических пористых полимерных материалов. Гетероароматические полимеры эффективно могут использоваться в преобразовании фотоэнергии в солнечных элементах, адсорбции и хранении газов, доставке и высвобождении лекарственных средств, удалении загрязняющих веществ из воды и других растворителей, фотокатализе и катализе, в том числе и в катализе без участия металлов. Большая часть статьи посвящена применению сшитых пористых полимеров, содержащих гетероциклические фрагменты, в качестве носителей гетерогенных катализаторов. Интерес к таким носителям обусловлен их уникальными свойствами, простотой синтеза структур заданной морфологии и состава, а также возможностью их функционализации. Введение гетероатомов в состав полимеров может быть осуществлено с использованием мономеров, содержащих гетероатомы, а также путем включения в уже готовые полимеры N/S/O-содержащих фрагментов. К наиболее распространенным строительным блокам можно отнести триазины, гетероциклические карбены, порфирин, карбазол, имидазол, фенантролин, тиофен, фуран и другие гетероциклические соединения. В данном обзоре рассмотрены материалы по способам синтеза с применением различных типов мономеров. Сшитые пористые полимеры имеют высокую удельную площадь поверхности, регулируемую пористость, обладают высокой химической и термической стабильностью, а также хорошей координационной способностью и позволяют надежно фиксировать наночастицы металлов в матрице полимера, что делает их более устойчивыми к дезактивации в широком спектре реакций. Специфические свойства, которые обеспечивают гетероатомы, позволяют повысить эффективность адсорбции и благоприятно влияют на каталитическую активность.
Для цитирования:
Бахвалова Е.С., Никошвили Л.Ж., Сульман М.Г. Применение гетероароматических пористых полимеров в качестве носителей катализаторов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 5. С. 23-35. DOI: 10.6060/ivkkt.20266905.6953.
Литература
Yuan Y., Zhu G. ACS Cent. Sci. 2019.V. 5. N 3. Р. 409-418. DOI: 10.1021/acscentsci.9b00047.
Yuan Y., Yang Y., Zhu G. Energy Chem. 2020. V. 2. N 5. Р. 100037 DOI: 10.1016/j.enchem.2020.100037.
Dawson R., Cooper A.I., Adams D.J. Prog Polym Sci. 2012. V. 37. P. 530–563. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2011.09.002.
Li B.Y., Gong R.N., Wang W., Huang X., Zhang W., Li H.M., Hu C.X., Tan B.E. Macromolecules. 2011. V. 44. P. 2410-2414. DOI: 10.1021/ma200630s.
Das S., Heasman P., Ben T., Qiu S. Chem. Rev. 2016. V. 117. N 3. P. 1515-1563. DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00439.
Liu T., Liu G. Nat. Commun. 2020. V. 11. P. 4984. DOI: 10.1038/s41467-020-15911-8.
Xu Y., Jin S., Xu H., Nagai A., Jiang D. Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. P. 8012-8031. DOI: 10.1039/c3cs60160a.
Jiang J.-X., Su F., Trewin A., Wood C., Campbell N., Niu H., Dickinson C., Ganin A., Rosseinsky M., Khimyak Y., Cooper A. Angew. Chem. Int. Ed. 2007. V. 46. P. 8574-8578. DOI: 10.1002/anie.200701595.
Bull O., Bull I., Amadi G.K., Odu Ch. J. Appl. Sci. Envi-ron. Manag. 2022. V. 26. P. 145-179. DOI: 10.4314/jasem.v26i1.22.
Rodríguez-San-Miguel D., Montoro C., Zamora F. Chem. Soc. Rev. 2020. V. 49. N 8. P. 2291-2302. DOI: 10.1039/C9CS00890J.
Cote A.P., Benin A.I., Ockwig N.W., O'Keeffe M., Matzger A.J., Yaghi O.M. Science. 2005. V. 310. P. 1166-1170. DOI: 10.1126/science.1120411.
Liu M., Guo L., Jin S., Tan B. J. Mater. Chem. A. 2019. V. 7. P. 5153-5172. DOI: 10.1039/c8ta12442f.
Ben T., Qiu S. CrystEngCom. 2013. V. 15. P. 17-26. DOI:10.1039/c2ce25409c.
Ramimoghadam D., Gray E.MacA, Webb C.J. Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. P. 16944-16965. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2016.07.134.
Mohialdin S., Khalid H., Fakhre N. Am. J. Sci Eng. Res. 2022. V. 5. P. 168-187.
Davankov V.A., Rogoshin S.V., Tsyurupa M.P. J. Polym. Sci., Polym. Symp. 1974. V. 47. P. 95-101. DOI: 10.1002/polc.5070470113.
Huang J., Turner S.R. Polym. Rev. 2017. V. 58. N 1. P. 1-41. DOI: 10.1080/15583724.2017.1344703.
Liu Zh., Yang T., Song Y., Zhao N., Wu Sh., Ma Z., Gong X., Tian X., Liu Zh. RSC Appl. Polym. 2025. V. 3. P. 746-766. DOI: 10.1039/d4lp00379a.
Davankov V.A., Ilyin M.M., Tsyurupa M.P., Timofeeva G.I., Dubrovina L.V. Macromolecules. 1996. V. 29. P. 8398-8403. DOI: 10.1021/ma951673i.
Joseph R., Ford W.T., Zhang S., Tsyurupa M.P., Pas-tukhov A.V., Davankov V.A. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 1997. V. 35. P. 695-701. DOI: 10.1002/(SICI)1099-0518(199703)35:4%3C695::AID-POLA12%3E3.0.CO;2-I.
Luo Y., Mei Y., Xu Y., Huang K. Nanomaterials. 2023. V. 13. P. 2514. DOI: 10.3390/nano13182514.
Li B.Y., Guan Z.H., Yang X.J., Wang W.D., Wang W., Hussain I., Song K.P., Tan B.E., Li T. J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. N 30. P. 11930-11939. DOI: 10.1039/C4TA01081G.
Wang S.L., Zhang C.X., Shu Y., Jiang S.L., Xia Q., Chen L.J., Jin S.B., Hussain I., Cooper A.I., Tan B.E. Sci. Adv. 2017. V. 3. P. e1602610. DOI: 10.1126/sciadv.1602610.
Wang X.Y., Mu P., Zhang C., Chen Y., Zeng J.H., Wang F., Jiang J.X. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9.
P. 20779-20786. DOI: 10.1021/acsami.7b05345.
Hou S.S., Wang S.L., Long X.J., Tan B.E. RSC Adv. 2018. V. 8. P. 10347-10354. DOI: 10.1039/C8RA01332B.
Alsolami E., Alorfi H., Alamry K. Hussein M. RSC Adv. 2024. V. 14. P. 1757-1781. DOI: 10.1039/d3ra07278a.
Mondal J., Kundu S., Ng W., Singuru R., Borah P., Hirao H., Zhao Y., Bhaumik A. Chem. Eur. J. 2015. V. 21.
P. 19016-19027. DOI: 10.1002/chem.201504055.
Luo Y.L., Zhang S.C., Ma Y.X., Wang W., Tan B.E. Polym. Chem. 2013.V. 4. N 4. P. 1126-1131. DOI: 10.1039/C2PY20914D.
Luo Y.L., Li B.Y., Wang W., Wu K.B., Tan B.E. Adv. Mater. 2012. V. 24. P. 5703-5707. DOI: 10.1002/adma.201202447.
Wang X., Ou H., Huang J. J. Colloid Interface Sci. 2019. V. 538. P. 499-506. DOI: 10.1016/j.jcis.2018.12.021.
Wang Y., Cao Y., Zeng X., Huang J., Liu Y.-N. Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. P. 931-938. DOI: 10.1021/ acs.iecr.0c04784.
Zhang Y., Zhang L., Zhang X., Yang D., Wan L., Au C., Chen J., Du C., Xie M. New J. Chem. 2020. V. 44. P. 15202-15208. DOI: 10.1039/D0NJ01675F.
Zhang R.R., Yin Q., Liang H.P., Chen Q., Luo W.H., Han B.H. Polymer. 2018. V. 143. P. 87-95. DOI: 10.1016/j.polymer.2018.03.062.
Zhu J.-H., Chen Q., Sui Z.-Y., Pan L., Yu J., Han B.-H. J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2. P. 16181-16189. DOI: 10.1039/C4TA01537A.
Li J., Jia D., Guo Z., Liu Y., Lyu Y., Zhou Y., Wang J. Green Chem. 2017. V. 19. P. 2675-2686. DOI: 10.1039/ C7GC00105C.
Wang Ch.-A., Nie K., Song G.-D., Li Y.-W., Han Y.-F. RSC Adv. 2019. V. 9. P. 8239-8245. DOI: 10.1039/ C9RA00460B.
Chen J., Zhang J., Zhang Y., Xie M., Li T. Appl. Organ-omet. Chem. 2019. V. 34. e5310. DOI: 10.1002/aoc.5310.
Tang Y., Chen F., Wang S., Sun Q., Meng X., Xiao F. Chem. Eur. J. 2021. V. 27. N 34. P. 8684-8688. DOI: 10.1002/chem.202100288.
Bencini A., Lippolis V. Coord. Chem. Rev. 2010. V. 254. P. 2096-2180. DOI: 10.1016/J.CCR.2010.04.008.
Xu W., Liu C., Xiang D., Luo Q., Shu Y., Lin H., Hu Y., Zhang Z. RSC Adv. 2019. V. 9. N 59. P. 34595-34600. DOI: 10.1039/c9ra07303e.
Xu Z., Luo Y., Zhang D.-W., Wang H., Sun X.-W., Zhanting Li. Green Chem. 2019. V. 22. P. 136-143. DOI: 10.1039/C9GC03688A.
Luo Y., Xu Z., Wang H., Sun X.-W., Zhanting L., Zhang D.-W. ACS Macro Lett. 2020. V. 9. P. 90-95. DOI: 10.1021/acsmacrolett.9b00872.
Wang T., Guo L., Pei H., Chen S., Li R., Zhang J., Peng T. Small. 2021. V. 17. P. e2102957. DOI: 10.1002/smll.202102957.
Wang X., Maeda K., Thomas A., Takanabe K., Xin G., Carlsson J., Domen K., Antonietti M. Nature Mater. 2008. V. 8. 76-80. DOI: 10.1038/nmat2317.
Barrio Hermida J., Volokh M., Shalom M. J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. P. 11075-11116. DOI: 10.1039/d0ta01973a.
Lin L., Yang H., Li S., Liu Y., Zhi Y., Shan S., Xu J. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2024. V. 31. P. 45204-45216. DOI: 10.1007/s11356-024-34085-0.
Das S.K., Shyamal S., Das M., Mondal S., Chowdhury A., Chakraborty D., Dey R.S., Bhaumik A. Front. Chem. 2021. V. 9. Article 803860. DOI: 10.3389/fchem.2021.803860.
Sabzehmeidani M.M., Mahnaee S., Ghaedi M., Heidari H., Roy V.A.L. Mater. Adv. 2021. V. 2. P. 598-627. DOI: 10.1039/d0ma00087f.
Khan S., Ishaq, M., Ahmad, Hussain S.I. Arab. J. Geosci. 2013. V. 6. P. 1113-1117. DOI: 10.1007/s12517-011-0431-3.
Yao L., Zhang L., Long B., Dai Y., Ding Y. J. Mol. Liq. 2021. V. 325. P. 115002. DOI: 10.1016/j.molliq.2020.115002.
Shao L., Sang Y., Liu N., Wei Q., Wang F., Zhan P., Chen J. Sep. Purif. Technol. 2021. V. 262. P. 118352. DOI: 10.1016/j.seppur.2021.118352.
Dinh Van Tac, Vu Thi Duyen. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 12. P. 33-38 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20246712.7062.
Abdelnaby M.M., Qasem N.A., Al-Maythalony B.A., Cordova K.E., Al Hamouz O.C. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019. V. 7. P. 13941-13948. DOI: 10.1007/s12517-011-0431-3.
Alloush A.M., Abdelnaby M.M., Cordova K.E., Qasem N.A., Al-Maythalony B.A., Jalilov A., Mankour Y., Al Hamouz O.C. Micropor. Mesopor. Mater. 2020. V. 305. P. 110391. DOI: 10.1016/j.micromeso.2020.110391.
Wisser F.M., Mohr Y., Quadrelli E.A., Canivet J. ChemCatChem. 2020. V. 12. P. 1270-1275. DOI: 10.1002/ cctc.201902064.
Yadav C., Maka V.K., Payra S., Moorthy J.N. J. Catal. 2020. V. 384. Р. 61-71. DOI: 10.1016/j.jcat.2020.02.002.
Wang G., Wu Z., Liang Y., Liu W., Zhan H., Song M., Sun Y. J. Catal. 2020. V. 384. Р. 177-188. DOI: 10.1016/ j.jcat.2020.02.021.
Yu H., Zhang L., Gao S., Wang H., He Z., Xu Y., Huang K. J. Catal. 2021. V. 396. Р. 342-350. DOI: 10.1016/ j.jcat.2021.03.002.
Zhang Y., Riduan S.N. Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41.
P. 2083-2094. DOI: 10.1039/C1CS15227K.
Valente C, Calimsiz S, Hoi K.H., Mallik D., Sayah M., Organ M.G. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2012. V. 51. P. 3314-3332. DOI: 10.1002/anie.201106131.
Cui Y., Wang J., Yu L., Xu Y., Young D.J., Li H. Polymers. 2022. V. 14. P. 231. DOI: 10.3390/polym14020231.
Xu S., Song K., Li T., Tan B. J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 1272-1278. DOI: 10.1039/C4TA05265J.
Huang W., Ye H., Li X., Li Y., Lin J. Chem. Biodiversity. 2023. V. 20. N 6. DOI: 10.1002/cbdv.202201246.
Jia Z., Wang K., Li T., Tan B., Gu Y. Catal. Sci. Technol. 2016. V. 6. P. 4345-4355. DOI: 10.1039/C5CY02260F.
Fu. Y.F., Song K.P., Zou Z.J., Li M.Q. Transit. Met. Chem. 2018. V. 43. P. 665-672. DOI: 10.1007/s11243-018-0255-z.
Liu X., Xu W., Xiang D., Zhang Z., Chen D., Hu Y., Li Y., Ouyang Y., Lin H. New J. Chem. 2019. V. 43. P. 12206-12210. DOI: 10.1039/C9NJ02444A.
Wang C.-A., Li Y.-W., Hou X.-M., Han Y.-F., Nie K., Zhang J.-P. Chem. Select. 2016. V. 7. P. 1371-1376. DOI: 10.1002/slct.201600174.
Sokolnikova T.V., Proidakov A.G., Kizhnyaev V.N. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 8. P. 6-14 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226508.6597.
Kuhn P., Antonietti M., Thomas A. Porous Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2008. V. 47. P. 3450-3453. DOI: 10.1002/anie.200705710.
Liao L., Li M., Yin Y., Chen J., Zhong Q., Du R., Liu Sh., He Y., Fu W., Zeng F. ACS Omega. 2023. V. 8. P. 4527-4542. DOI: 10.1021/acsomega.2c06961.
Yuan M., Yang R., Wei S., Hu X., Xu D., Yang J., Dong Z. J. Colloid Interface Sci. 2019. V. 538. P. 720-730. DOI: 10.1016/j.jcis.2018.11.065.
Matias P.M.C., Murtinho D., Valente A.J.M. Polymers. 2023. V. 15. P. 1815. DOI: 10.3390/polym15081815.
Liu C., Zheng L., Xiang D., Liu S., Xu W., Luo Q., Shu Y., Ouyang Y., Lin H. RSC Adv. 2020. V. 10. P. 17123-17128. DOI: 10.1039/d0ra01190h.
Chan-Thaw C.E., Villa A., Katekomol P., Su D., Thomas A., Prati L. Nano Lett. 2010. V. 10. P. 537-541. DOI: 10.1021/nl904082k.
Feng L., Wang K., Joseph E., Zhou H.-C. Trends Chem. 2020. V. 2. P. 555-558. DOI: 10.1016/j.trechm.2020.01.003.
Jin L., Lv S., Miao Y., Liu D., Song F. ChemCatChem. 2021. V. 13. P. 140-152. DOI: 10.1002/cctc.202001179.
Li X.-G., Li J., Chen J.F., Rao L., Zheng L., Yu F., Tang Y., Zheng J., Ma J. // Biomater. Sci. 2024. V. 12. P. 2766. DOI: 10.1039/d4bm00214h.
Chen J., Zhang J., Zhu D., Li T. Gold Bulletin. 2018. V. 52. P. 19-26. DOI: 10.1007/s13404-018-0249-9.
Chen R., Shi J.L., Ma Y., Lin G., Lang X., Wang C. Angew. Chem. Int. Ed. 2019. V. 58. N 19. P. 6430-6434. DOI: 10.1002/anie.201902543.
Ji W., Wang T.-X., Ding X., Lei S.-B., Han B.-H. Coord. Chem. Rev. 2021. V. 439. P. 213875. DOI: 10.1016/j.ccr.2021.213875.
Hamid Sh., Mouradzadegun A. Catal. Lett. 2021. V. 151. P. 658. DOI: 669.10.1007/s10562-020-03344-3.
Ban J., Xu S., Pan L. J. Mater. Sci. 2021. V. 56. P. 1814-1826. DOI: 10.1007/s10853-020-05333-8.
Liu Q., Pan W., Zhang J., Yang M., Chen Q., Liu F., Li J., Wei S., Zhu G. RSC Adv. 2024. V. 14. P. 20837-20855. DOI: 10.1039/d4ra02277g.
Bayarkhuu B., Cho H., Cho G., Hong J., Hong Y., Baek S.-W., Yang S., Yavuz C., Kim H.S., Byun J. Adv. Funct. Mat. 2024. V. 35. P. 2411661. DOI: 10.1002/adfm.202411661.
Tang Ch., Li X., Hu Y., Du X., Wang Sh., Chen B., Wang Sh. Molecules. 2024. V. 29. P. 467. DOI: 10.3390/molecules29020467.
Cai X., Nie J., Yang G., Wang F., Ma C., Lu C., Chen Z. Mater. Lett. 2019. V. 240. P. 80-83. DOI: 10.1016/j.matlet.2018.12.140.
Alopina E.В., Novikov I.V., Ageeva T.A., Aleksandriiskii V.V. Ros. Khim. Zhurn. 2023. V. 67. N 3. P. 114-122 (in Russian). DOI: 10.6060/RCJ.2023673.16.
Zhao D., Fei Z., Geldbach T.J., Scopelliti R., Dyson P.J. J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. P. 15876-15882. DOI: 10.1021/ja0463482.
Toukach P.V., Arakelyan L.A., Egorova K.S., Ananikov V.P. Environ. Sci. Technol. Lett. 2025. V. 12. N 12. P. 1631–1635. DOI: 10.1021/acs.estlett.5c00860.
Phan N.T., Le K.K., Nguyen T.V., Le N.T. Org. Chem. 2012. P. 928484. DOI: 10.5402/2012/928484.
Welton T. Coord. Chem. Rev. 2004. V. 248. P. 2459-2477. DOI: 10.1016/j.ccr.2004.04.015.
Carlin R.T., Fuller J. Chem. Commun. 1997. P. 1345-1346. DOI: 10.1039/A702195J.
Li J., Lu W., Li W., Liang X. Kinet. Catal. 2016. V. 57. P. 840-846. DOI: 10.1134/S0023158416060082.
Qin L., Ji Y., Ding T., Liu B., Wang R., Ji L., Gao G. Catal. Lett. 2020. V. 150. P. 1196-1203. DOI: 10.1007/s10562-019-03035-8.
Maleki B., Sandaroos R., Yousefi F., Ghani M, Peiman S. Sci. Rep. 2025. V. 15. P. 2632. DOI: 10.1038/s41598-025-86751-z.
