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聚碲氧烷的結(jié)構(gòu)與性能示意圖

在傳統(tǒng)聚合物中，碳元素占聚合物主鏈的主要或全部成分。然而，存在一類特殊的聚合物，它們的主鏈完全由非碳元素構(gòu)成，被稱為非碳主鏈聚合物。其中一些如聚硅氧烷已經(jīng)在科研與工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的發(fā)展。

基于課題組前期在碲化學(xué)及含碲聚合物領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，本工作以碲原子與氧原子交替連接形成主鏈結(jié)構(gòu)的方式，制備了聚碲氧烷。研究人員通過多種表征手段充分驗證了這一全新的主鏈結(jié)構(gòu)并通過基于原子力顯微鏡的單分子力譜研究了碲-氧主鏈結(jié)構(gòu)的單分子力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)這是一種與硅-氧主鏈結(jié)構(gòu)具有類似熵彈性的聚合物結(jié)構(gòu)。隨后，研究人員開發(fā)了一種可用于大規(guī)模合成聚碲氧烷的聚合方法——界面氧化聚合，該反應(yīng)能夠在室溫下進(jìn)行，具有反應(yīng)裝置簡單、反應(yīng)后處理便捷、反應(yīng)重復(fù)性高、原子利用率高、試劑綠色環(huán)保的顯著優(yōu)勢且可穩(wěn)定應(yīng)用于多種有機側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的含碲小分子單體，有望在未來拓展為聚碲氧烷的工業(yè)合成方法。在實現(xiàn)聚碲氧烷高效合成的基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步開發(fā)了聚碲氧烷的材料成型工藝，發(fā)現(xiàn)聚碲氧烷與熱壓成型及溶劑成型均表現(xiàn)出良好的兼容性，可分別用于制備聚碲氧烷塊體材料與聚碲氧烷薄膜材料。

除此以外，研究人員對聚碲氧烷開展了深入的性質(zhì)研究，相關(guān)研究著重探索碲-氧主鏈結(jié)構(gòu)的特有物理化學(xué)性質(zhì)。研究結(jié)果顯示，聚碲氧烷材料具有良好的全紫外波段防護(hù)性能——在確保可見-近紅外波段高透光性的同時，對具有高穿透性的UVA波段表現(xiàn)出顯著的防護(hù)能力，其透光性與折射率可與常見的商用光學(xué)材料相媲美，有望在未來發(fā)展成一類全新的高透光紫外防護(hù)功能材料。深入研究發(fā)現(xiàn)，聚碲氧烷能夠在紫外輻照下表現(xiàn)出光照刺激響應(yīng)性——在聚合物主鏈結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生光致電子與光致空穴，研究人員初步探索了聚碲氧烷在鉑元素光催化沉積與醇酮光催化氧化中的應(yīng)用，均表現(xiàn)出了良好的催化效率。

6月26日，該研究工作以“聚碲氧烷：一類連接無機氧化物與高分子的硫族聚合物”（Polytelluoxane: A chalcogen polymer that bridges the gap between inorganic oxides and macromolecules）為題發(fā)表在《化學(xué)》（Chem）期刊上。

清華大學(xué)化學(xué)系許華平教授為通訊作者，2018級直博生戴以恒為第一作者，2018級本科生張之恒為共同第一作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金與國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金的資助。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929423002747