二维聚合物（2DPs）是一类新型的具有平面拓扑重复单元的大分子。2DPs通常是具有原子厚度的单层结构，各单元之间通过共价键相互连接，其表面形貌高度有序。相比于一维线性聚合物，2DPs表面具有长程有序排列的孔，因此2DPs可以被用于各种不同的领域中，例如场效应晶体管，催化，能量存储，离子分离以及传感设备等。然而，目前2DPs的构筑是一个非常大的挑战。单晶到单晶转变（SCSC）方法是一种获取2DPs的最有潜力的途径。同时目前刚刚开发了可以清楚的分辨2DPs表面原子尺度形貌的常规XRD分析方法。这两种关键技术和方法的突破为2DPs的发展插上了翅膀。尽管如此，SCSC策略的实现仍然存在一定的挑战。首先，SCSC的第一步是所谓的“单体排序”，即把聚合物的单体按照特定顺序和方式排列为单晶结构，而单晶结构的形成往往需要通过化学直觉以及不断试错的方法实现，而且单体结构的微小改变都可能会影响单晶结构的排列；第二步是“聚合化”，使排列好的晶格内的分子在特定位置发生化学反应，通过共价键链接。聚合时可能发生的收缩和膨胀可能会导致单晶破裂，从而使通过XRD分析2DPs结构和形貌成为不可能。因此，尽管该领域的研究有所突破，但是目前依然很少有2DPs的报道。而且，通过去角质化过程获得大量2DPs单层也将是该领域的里程碑。
为此，青岛科技大学李志波教授，赵英杰教授以及德国乌尔姆大学，材料科学电子显微小组戚浩远博士团队使用SCSC策略，通过分子间的[2+2]环加成反应，在温和条件下制备了一种新的二维聚合物材料。单晶XRD分析为这种合成的2D聚合物建立了明确的结构证明。在单体结构中包含的三嗪可以接受质子，通过酸控制的去角质化过程可以方便的获得二维聚合物单层晶体。该工作以题为“Highly Efficient Preparation of Single-Layer Two-Dimensional Polymer Obtained from Single-Crystal to Single-Crystal Synthesis”发表在《J. Am. Chem. Soc.》上。
文章亮点：
1.合理的单体结构设计，通过阳离子-π相互作用，单体在单晶中相互交错排列，两个单体之间的烯烃相距3.919 Å，正好可以发生[2+2]环加成反应；
2.在单晶状态下成功实现了从单体到聚合物的转化。在温和条件下，[2+2]环加成反应经过12小时完成。获得2DPs由许多层按照ABC的堆积模式堆积而成，每层之间距离为0.56 nm。且2DPs为蜂窝状的多孔材料，孔的直径为2.7 nm。每一层的面积可达200 μm 2；
3.使用三氟乙酸处理可以使2DPs去角质化。在未加入酸之前，即使放置一个月，堆积的2DPs也不会去角质，加入酸后，2DPs快速发生去角质过程。
图1. SCSC策略合成2DPs
来源：高分子科学前沿
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