《Polymer》：Non-solvent preparation of polyurethane adhesive with capabilities of shape adaptive, harsh environment resistance and cryogenic durability
编辑推荐：
可持续的三步合成法制备了Schiff碱衍生的苯并呋喃酮单体，经热聚合和碳化得到N-O-S共掺杂多孔碳，兼具高比电容（423 F/g）、长循环稳定性和优异CO2吸附能力（231.7 cm3/g）。
郑云坚（Yun-Chien Zheng）| 西玛·阿卜杜勒纳塞尔（Shimaa Abdelnaser）| 尤斯拉·M·纳比尔（Yousra M. Nabil）| 莫斯塔法·赛义德（Mostafa Sayed）| 郭晓伟（Shiao-Wei Kuo）| 王志峰（Chih-Feng Wang）| 莫斯塔法·艾哈迈德（Mostafa Ahmed）| 艾哈迈德·F·M·埃尔-马赫迪（Ahmed F.M. EL-Mahdy）
国立中山大学材料与光电科学系，台湾高雄80424
摘要
随着对可持续能源存储和碳减排需求的增加，需要开发出兼具高表面积、定制异原子化学结构以及优异电化学稳定性的多功能材料。本文报道了一种连续三步合成两种新型杂环Schiff碱衍生物苯并噁嗪单体的方法——3-(6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-基)-3,4-二氢-2H-苯并[e][1,3]噁嗪（SA-tz Bz）和3-(6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-基)-3,4-二氢-2H-萘[2,1-e][1,3]噁嗪（NA-tz Bz）。该过程包括依次进行Schiff碱的形成、还原和曼尼希缩合反应。随后在惰性气氛下于700°C进行热环-opening聚合并直接碳化，得到了掺杂氮（N）、氧（O）和硫（S）的微孔碳材料（C@poly(SA-tz Bz）和C@poly(NA-tz Bz），整个过程无需使用活化剂且不会产生废水。这些富含异原子的碳材料具有无定形结构、层次化的孔隙结构，以及丰富的吡啶/吡咯氮物种和氧/硫官能团，这一点通过BET、拉曼光谱（Raman）、XPS和透射电子显微镜（TEM）分析得到了证实。电化学研究表明，在三电极系统中，C@poly(NA-tz Bz 700)在0.5 A g^-1电流密度下展现出423 ± 18 F g^-1的高比电容，循环稳定性良好（6000次循环后容量保持率为98%）；在对称双电极器件中，其性能更为优异（342 F g^-1，4000次循环后容量保持率为90%）。此外，C@poly(NA-tz Bz 700)在273 K时的CO2吸附能力达到231.7 cm^3 g^-1，超过了许多已报道的掺杂异原子的碳材料。本研究提出了一种可持续的策略，用于设计兼具高效能量存储和有效CO2捕获能力的杂环苯并噁嗪衍生微孔碳材料，为下一代电化学和环境应用带来了广阔前景。
部分内容摘录
引言
大气中二氧化碳（CO2）浓度的急剧上升主要源于化石燃料的广泛使用，这是导致全球变暖和气候变化的关键因素之一。[1],[2],[3] 随着国际社会致力于限制碳排放，碳捕获与存储（CCS）技术已成为减少人为CO2排放的有效途径。[4] 已开发的捕获方法包括使用胺类化合物的化学吸收等。
材料
乙醇（EtOH，≥99.5%）、硼氢化钠（NaBH4）和甲醇（MeOH，≥98%）购自Sigma-Aldrich公司。2-羟基苯甲醛（SA）、1-羟基-2-萘甲醛（NA）、6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-胺（TZ）、三氟乙酸、甲醛（37%）和哌啶则购自东京化学工业公司。3-(6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-基)-3,4-二氢-2H-苯并[e][1,3]噁嗪（SA-tz Bz）的合成
将TZ-羟基苄胺（1克，3.5毫摩尔）与甲醛（37%，溶于H2O中，2毫升）混合后，加入甲醇溶剂（50毫升），在80°C下剧烈搅拌并回流。
SA-tz Bz和NA-tz Bz单体的合成与性质
图1a展示了从6-甲氧基苯并[d]噻唑-2-胺（TZ-NH2）出发，通过多步骤合成杂环Schiff碱衍生物苯并噁嗪单体SA-tz Bz和NA-tz Bz的路线。第一步中，TZ-NH2在乙醇中与水杨醛（SA-OHCHO）或1-羟基-2-萘甲醛（NA-OHCHO）在80°C下回流，并加入催化量的三氟乙酸进行缩合。结论
本研究开发了一种可持续且简便的方法，用于合成两种新型杂环Schiff碱衍生物苯并噁嗪单体SA-tz Bz和NA-tz Bz，这些单体通过热环-opening聚合后直接碳化，生成了掺杂氮（N）、氧（O）和硫（S）的微孔碳材料（C@poly(SA-tz Bz）和C@poly(NA-tz Bz）。单体的化学结构通过1H和13C核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）得到了验证。
CRediT作者贡献声明
西玛·阿卜杜勒纳塞尔（Shimaa Abdelnaser）：负责撰写初稿、验证、软件使用、方法设计、实验研究及概念构思。郑云坚（Yun-Chien Zheng）：负责撰写初稿、验证、资源获取、方法设计及数据分析。尤斯拉·M·纳比尔（Yousra M. Nabil）：负责方法设计、实验研究及概念构思。郭晓伟（Shiao-Wei Kuo）：负责项目管理和资金申请。莫斯塔法·赛义德（Mostafa Sayed）：负责数据可视化及方法优化。莫斯塔法·艾哈迈德（Mostafa Ahmed）：负责数据验证及资源协调。王志峰（Chih-Feng Wang）：负责数据验证及实验监督。利益冲突声明
作者声明：他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。致谢
本研究得到了台湾“国家科学技术委员会”（合同编号NSTC 112-2221-E-110-005-MY3）以及埃及“高等教育和科学研究部”中央任务部的财政支持。莫斯塔法·艾哈迈德教授衷心感谢袁德祺教授和高本达也博士提供化学品、协助进行核磁共振（NMR）测量，并在访问神户学院药学院期间给予宝贵支持。
