Conjugated microporous polymer
संयुग्मित माइक्रोपोरस पॉलिमर (सी. एम. पी.) छिद्रपूर्ण पदार्थों का एक उप-वर्ग है जो जिओलाइट, धातु-कार्बनिक ढांचे और सहसंयोजक कार्बनिक ढांचे जैसी संरचनाओं से संबंधित हैं, लेकिन क्रिस्टलीय के बजाय प्रकृति में अनाकार हैं। सीएमपी संयुग्मित पॉलिमर का एक उप-वर्ग भी है और इसमें चालकता, यांत्रिक कठोरता और अघुलनशीलता जैसे कई समान गुण होते हैं। सीएमपी को π-संयुग्मित तरीके से निर्माण खंडों को जोड़ने के माध्यम से बनाया जाता है और उनके पास 3-डी नेटवर्क होते हैं। संयोजन सी. एम. पी. की प्रणाली के माध्यम से फैलता है और सी. एम. पी. को प्रवाहकीय गुण उधार देता है। सीएमपी के निर्माण खंड इस मायने में आकर्षक हैं कि ब्लॉकों में π इकाइयों में व्यापक विविधता होती है जिसका उपयोग किया जा सकता है और कंकाल की ट्यूनिंग और अनुकूलन और बाद में सीएमपी के गुणों की अनुमति देता है। अधिकांश बिल्डिंग ब्लॉक्स में एल्काइन जैसे कठोर घटक होते हैं जो माइक्रोपोरोसिटी का कारण बनते हैं। सीएमपी के अनुप्रयोग गैस भंडारण, विषम उत्प्रेरण, प्रकाश उत्सर्जन, प्रकाश संचयन और विद्युत ऊर्जा भंडारण में हैं। सीएमपी के नेटवर्क को बनाने वाले निर्माण खंडों में एक सुगंधित प्रणाली होनी चाहिए और कम से कम दो प्रतिक्रियाशील समूह होने चाहिए। सीएमपी की छिद्रपूर्ण संरचना उत्पन्न करने के लिए, 3-डी बहुलक रीढ़ बनाने के लिए विभिन्न ज्यामितियों के साथ निर्माण खंडों का क्रॉस-कपलिंग आवश्यक है, जबकि समान ज्यामिति वाले निर्माण खंडों के होमो-कपलिंग में स्व-संघनन प्रतिक्रियाएं होती हैं। निर्माण खंडों की ज्यामिति उनके बिंदु समूह पर आधारित होती है। सी2, सी3, सी4, सी6 सी. एम. पी. के निर्माण खंडों के लिए देखी जाने वाली ज्यामिति हैं। सुजुकी युग्मन 1979 से, सुजुकी युग्मन एरिल-एरिल बंधन निर्माण के लिए एक कुशल विधि रही है। सीएमपी के लिए एक बाइफिनाइल रिपीट इकाई के गठन के लिए सुजुकी युग्मन की प्रतिक्रिया स्थितियों में कुछ आधार की उपस्थिति में एक कार्बनिक हैलाइड या सल्फोनेट के साथ एक ऑर्गेनो-बोरॉन अभिकर्मक का पैलेडियम उत्प्रेरित क्रॉस-युग्मन शामिल है। सीएमपी को संश्लेषित करने के लिए इस विधि का उपयोग करने का एक लाभ यह है कि प्रतिक्रिया की स्थिति हल्की होती है, ऑर्गेनो-बोरॉन अभिकर्मकों की व्यावसायिक उपलब्धता होती है, और प्रतिक्रिया में उच्च कार्यात्मक समूह सहिष्णुता होती है। सी. एम. पी. के बड़े पैमाने पर संश्लेषण के लिए इस विधि का सबसे अच्छा उपयोग किया जाता है। सुजुकी युग्मन की एक कमी यह है कि प्रतिक्रिया ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशील होती है, जो अक्सर साइड उत्पादों की ओर ले जाती है, साथ ही प्रतिक्रिया को डीगैस करने की आवश्यकता होती है। सोनोगशीरा युग्मन एरिल हैलाइड्स और एल्किनल समूहों का सोनोगशीरा क्रॉस-युग्मन एक आधार की उपस्थिति में एक पैलेडियम-तांबा सह-उत्प्रेरक के साथ होता है। पैलेडियम-तांबे के एक सह-उत्प्रेरक का उपयोग युग्मन में प्राप्त की गई बेहतर प्रतिक्रियाशीलता के कारण किया जाता है। सोनोगशीरा युग्मन अभिक्रियाएँ लाभप्रद हैं क्योंकि अभिक्रिया में तकनीकी सरलता के साथ-साथ कार्यात्मक समूह संगतता भी होती है। 3-डी नेटवर्क प्राप्त करने के लिए प्लेनर मोनोमर्स में एल्काइन के घूर्णन की आसानी के कारण इस विधि का उपयोग करके सीएमपी आसानी से बनाए जाते हैं। सीएमपी के छिद्र व्यास को नियंत्रित करने के लिए इन समतल मोनोमर्स की ताकत को ट्यून किया जा सकता है। सोनोगशीरा युग्मन अभिक्रिया में विलायक भी सी. एम. पी. के गठन में भूमिका निभा सकते हैं। सीएमपी के संश्लेषण में सबसे अच्छी सुविधा देने वाले सॉल्वैंट्स डाइमिथाइलफॉर्मामाइड, 1,4-डाइऑक्सेन और टेट्राहाइड्रोफुरन हैं। ये विलायक एक उपोत्पाद के रूप में उत्पादित हाइड्रोजन हैलाइड के गठन को बेअसर करने में मदद करते हैं। एक मोनोमर के रूप में टर्मिनल एल्काइन का उपयोग करने का एक नुकसान यह है कि टर्मिनल एल्काइन ऑक्सीजन की उपस्थिति में आसानी से समरूपता से गुजरते हैं, इसलिए प्रतिक्रिया को ऑक्सीजन और पानी की उपस्थिति के बिना किया जाना चाहिए। यामामोटो युग्मन यामामोटो युग्मन में, एरिल हैलोजेनाइड यौगिकों के कार्बन-कार्बन बंधन एक संक्रमण धातु उत्प्रेरक से मध्यस्थता के माध्यम से बनते हैं, आमतौर पर बिस (साइक्लोओक्टेडीन) निकल (0), जिसे अक्सर नी (कॉड) 2 के रूप में लिखा जाता है। यामामोटो युग्मन का एक लाभ यह है कि केवल एक एकल हैलोजन कार्यात्मक मोनोमर की आवश्यकता होती है, जिससे मोनोमर प्रजातियों में विविधता के साथ-साथ एक सरल प्रतिक्रिया प्रक्रिया भी होती है। जबकि सी. एम. पी. में अधिकांश शोध छिद्र के आकार और सतह क्षेत्र को नियंत्रित करने पर ध्यान केंद्रित करते हैं, यामामोटो कपलिंग में उपयोग किए जाने वाले मोनोमर्स में लचीलेपन की कमी सी. एम. पी. में मुक्त मात्रा और छिद्रता को रास्ता देती है। हाल ही में यमामोटो युग्मन के माध्यम से नियंत्रित छिद्र आकार और सतह क्षेत्र सीएमपी की सूचना मिली है। इफज़ान और अन्य ने भी हाल ही में यामामोटो युग्मन प्रतिक्रिया का उपयोग करके विपरीत-पूर्वनिर्धारित रूप से प्रतिस्थापित [6] सीएमपी की सूचना दी। वर्तमान में सी. एम. पी. को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले अधिकांश तरीकों को धातु उत्प्रेरक की उपस्थिति के कारण निर्जल और ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में किया जाना चाहिए। धातु उत्प्रेरक के उपयोग के कारण, पॉलिमर में अनिवार्य रूप से ट्रेस धातुएं मौजूद होती हैं। प्रतिक्रियाएँ, जैसे कि शिफ आधार प्रतिक्रिया, ने बहुत ध्यान आकर्षित किया है क्योंकि प्रतिक्रियाएँ धातु मुक्त हैं। शिफ बेस में, एमाइन आधारित मोनोमर्स और एल्डिहाइड युक्त मोनोमर्स सी. एम. पी. के लिए दोहराव इकाई बनाने के लिए एक प्रतिक्रिया से गुजरते हैं। कई एल्डिहाइड कार्यात्मक समूहों वाले औद्योगिक पैमाने के सस्ते मोनोमर्स के कारण शिफ बेस एक पसंदीदा धातु मुक्त विधि है। शिफ बेस का एक अन्य लाभ यह है कि सी. एम. पी. बनाने में नाइट्रोजन का उत्पादन होता है, जो कई अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद हो सकता है। साइनो साइक्लोट्राइमेराइजेशन साइनो साइक्लोट्राइमेराइजेशन प्रतिक्रियाएं आयनोथर्मल स्थितियों में होती हैं, जहां सीएमपी को उच्च तापमान पर पिघले हुए जस्ता क्लोराइड में प्राप्त किया जाता है। निर्माण इकाइयाँ सी3एन3 रिंग का उत्पादन कर सकती हैं। इन वलय को तब एक त्रिकोणीय तल से एक द्वितीयक निर्माण इकाई के रूप में जोड़ा जाता है। साइक्लोट्रिमराइजेशन का उपयोग अक्सर सी. एम. पी. बनाने के लिए टेट्राहेड्रल मोनोमर्स को जोड़ने के लिए किया जाता है। सीएमपी जो साइनो साइक्लोट्राइमेराइजेशन के माध्यम से संश्लेषित किए जाते हैं, वे संकीर्ण माइक्रोपोर आकार वितरण, एच2 अधिशोषण की उच्च एन्थैल्पी और तेजी से चयनात्मक गैस अधिशोषण प्रदर्शित करते हैं। गुण सीएमपी के कई भौतिक गुणों को उनके विस्तारित संयुग्मन या माइक्रोपोरोसिटी के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। विद्युत गुण बहुत हद तक प्रवाहकीय धातुओं की तरह, संयुग्मित पॉलिमर इलेक्ट्रॉनिक बैंड प्रदर्शित करते हैं। संयुग्मित प्रणाली के इलेक्ट्रॉन संयोजकता पट्टी पर कब्जा कर लेते हैं और इस पट्टी से इलेक्ट्रॉनों को हटाने या उच्च ऊर्जा प्रवाहकीय पट्टी में इलेक्ट्रॉनों को जोड़ने से चालकता पैदा हो सकती है। संयुग्मित पदार्थ कई मामलों में अपने डीलोकलाइज्ड π-सिस्टम के कारण दृश्य प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं। इन गुणों ने जैविक इलेक्ट्रॉनिक्स और जैविक फोटोनिक्स में अनुप्रयोगों को जन्म दिया है। भौतिक गुण सी. एम. पी. सतह क्षेत्र और छिद्र आकार के संबंध में उच्च स्तर की ट्यूनेबिलिटी प्रदर्शित करते हैं। सतह के क्षेत्र को बढ़ाने के लिए मोनोमर्स को लंबे कठोर वातावरण के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है। सीएमपी-1,4 से सीएमपी-5 की श्रृंखला सतह क्षेत्र में 500 वर्ग मीटर/ग्राम से 1000 वर्ग मीटर/ग्राम तक की नाटकीय वृद्धि को दर्शाती है। सतह क्षेत्र में वृद्धि विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों से भरने की उनकी क्षमता में भारी सुधार कर सकती है। सतह क्षेत्र में वृद्धि से गैस अवशोषण क्षमताओं में भी सुधार हो सकता है। सी. एम. पी. की एक मुख्य कमी उनकी अंतर्निहित अघुलनशीलता है। यह अघुलनशीलता मोनोमर्स की लंबी कठोरता के कारण होती है। घुलनशील साइड-चेन को जोड़कर घुलनशीलता बढ़ाने के लिए कई प्रयास किए गए हैं, लेकिन यह अभी भी व्यापक अनुप्रयोगों के लिए एक बाधा बनी हुई है। अनुप्रयोग सीएमपी की खोज के बाद से कई अनुप्रयोगों के लिए उनकी जांच की गई है। सी. एम. पी. में सतह क्षेत्र कई मामलों में 1000 वर्ग मीटर/ग्राम से अधिक हो सकते हैं, हालांकि संबंधित झरझरा सुगंधित ढांचे, जिनमें विस्तारित संयुग्मन की कमी होती है, में 5500 वर्ग मीटर/ग्राम से अधिक का सतह क्षेत्र हो सकता है। इन सामग्रियों की छिद्रता ने उन्हें शर्बत के रूप में मूल्यांकन किया है। हाल के काम ने उत्प्रेरण के संदर्भ में उनकी क्षमता पर ध्यान केंद्रित किया है, उदाहरण के लिए 'धातु-कार्बनिक सीएमपी' के रूप में, और प्रकाश कटाई के लिए भी, और सुपरकैपेसिटर अपनी अत्यधिक संयुग्मित प्रकृति का लाभ उठा रहे हैं। सी. एम. पी. सामग्रियों के लिए दावा किया गया एक और लाभ उन्हें कार्यात्मक समूहों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ व्युत्पन्न करने की क्षमता है। सीएमपी को कई क्षेत्रों में लागू किया गया है जो अपने इलेक्ट्रॉनिक गुणों और छिद्रपूर्ण प्रकृति दोनों का लाभ उठाते हैं। छिद्रों को फोटोवोल्टिक में अनुप्रयोगों के लिए टी. आई. ओ. 2 जैसे अकार्बनिक पदार्थों से भरा जा सकता है। इन्हें इलेक्ट्रॉनिक जंक्शन के रूप में संसाधित किया जा सकता है। वे छिद्रों के अंदर और बाहर प्रवाह की अनुमति देते हैं जिनका उपयोग सतह विद्युत रासायनिक अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। संदर्भ झरझरा मीडिया