E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Skupina mikroporézních polymerů

Katedra fyzikální a makromolekulární chemie  Přírodovědecká fakulta UK

Univerzita Karlova v Praze

 

Vedoucí skupiny
doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr.
jan.sedlacek@natur.cuni.cz
 

 

V září 2019 jsme se účastnili konference v německém Bayreuthu

Výzkumný záměr

      Vývoj porézních materiálů s permanentními mikropóry (průměr do 2 nm) a/nebo mesopóry (průměr 2 – 50 nm) a s vysokým specifickým povrchem (stovky až několik tisíc m2/g) patří k nejdůležitějším směrům současného materiálového výzkumu. Materiály tohoto typu jsou zajímavé zejména pro katalytické a sorpční aplikace. Mikro/mesoporézní materiály mohou sloužit jako heterogenní katalyzátory nebo jako nosiče pro zakotvení původně homogenních katalyzátorů, ale též jako sorbenty pro zachycování, separaci a případné skladování plynů nebo par a pro selektivní sorpci látek rozpuštěných v roztocích. V posledním zhruba desetiletí byl výzkum v této oblasti obohacen o novou skupinu mikro/mesopézních materiálů označovaných nejčastěji jako „mikroporézní organické polymery“ (MOP). MOP jsou uhlovodíkové polymery často s heteroatomickými skupinami obsahujícími O, N, F, S, Cl, u kterých je propojení atomů a skupin realizováno výhradně kovalentními vazbami. Naprostá většina popsaných MOP má kovalentní strukturu polymerních sítí složených z rigidních segmentů, které jsou v sítích hustě propojeny. Tato struktura zabraňuje segmentům sítí zaujmout těsnější uspořádání, v důsledku čehož mezi segmenty vznikají permanentní mikropóry. Případná tvorba mesopórů v MOP (probíhající bez templátování) je důsledkem propojování drobných částeček mikroporézního polymeru v průběhu syntézy.

      Naše skupina se zabývá návrhy, vývojem a syntézou MOP typu konjugovaných sítí a studiem vztahů mezi způsobem a podmínkami přípravy na straně jedné a strukturními, texturními a funkčními parametry připravených MOP na straně druhé. Konjugovaný charakter sítí přispívá primárně k jejich rigiditě a tím k mikroporézní textuře, nicméně, může být i zdrojem zajímavých funkčních vlastností sítí, například fotoluminiscence. Jako základní stavební bloky pro syntézu MOP jsme si oblíbili arylacetyleny, které transformujeme na polyacetylenické a polycyklotrimerní MOP řetězovými i neřetězovými (katalyzovanými i spontánními) polymerizacemi. Tyto reakce se snažíme „vychovat“ tak, aby jejich produkty obsahovaly póry v požadovaném množství i velikosti a navíc, aby stěny těchto pórů měly chemické složení vhodné pro zamýšlené aplikace. Připravené MOP jsou většinou hezky barevné (z důvodu rozsáhle konjugace), nicméně další informace o jejich složení, struktuře a textuře vyžadují důkladnější analýzu především metodami IR, UV/vis, fluorescenční a 13C CP/MAS NMR spektroskopie, elektronové mikroskopie a adsorpční analýzy. Samozřejmě důležitou otázkou je, zda námi připravené MOP „umí“ to co se od nich očekává. Tuto otázku řešíme s kolegy z Ústavu fyzikální chemie J. H. AVČR a z VŠCHT v Praze. A odpověď? Některé připravené sítě vykazují vysoké kapacity při záchytu oxidu uhličitého a par nižších alkoholů, jiné se chovají jako heterogenní organokatalyzátory. A ještě jiné – tam je třeba navrhnout alternativní provedení polymerizací, případně zapojit i postpolymerizační modifikace MOP. Pokud se na řešení některých z těchto úkolů chcete podílet v rámci vypracování své bakalářské, magisterské nebo disertační práce, přijďte se k nám podívat.

 

Granty

 

Aktuálně řešené:

  • Mikroporézní polymery typu polyacetylenových sítí pro aplikace v heterogenní katalýze (GAČR, 2017-2019)

Řešitel: doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr.

  • Nové mikroporézní materiály pro sorpční a katalytické aplikace na bázi funkcionalizovaných hustě sesíťovaných polyacetylenů (GAUK, 2019-2021)

               Řešitelé: Mgr. Lucie Havelková, Mgr. David Šorm

  • Konjugované mikroporézní polymery s laditelnou velikostí pórů připravené kombinací polymerizačních a templátovacích technik (GAUK, 2017-2019)

                Řešitelé: Bc. Jiří Sokol, Mgr. Alena Hašková

 

 

Ukončené:

 

  • Nové porézní materiály na bázi sítí konjugovaných polymerů obsahujících permanentní a konstitučně dynamické (reverzibilně uvolnitelné) příčné spoiky (GAČR, 2015-2017)

                 Řešitel: doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr.

  • SESKUPIT (MŠMT, 2016)

                Řešitel: doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr.

  • Funkcionalizované mikroporézní organické polymery pro adsorpční aplikace. (GAUK, 2014-2016)

                Řešitel: RNDr. Eva Slováková, Ph.D.

  • Příprava iontových polymerů metodou kvarternizační polymerizace (GAUK, 2012-2014)

                Řešitel: Mgr. Tomáš Faukner, Ph.D.

  • Porézní organické polymery odvozené od ethynylpyridinů. (GAUK, 2012-2014)

                Řešitel: Mgr. Sabina Stahlová, Ph.D.

  • Organické nanoporézní polymery odvozené od arylacetylenů jako materiály pro skladování vodíku (GAČR, 2011-2013)

                Řešitel: doc. RNDr. Jan Sedláček, Dr.

 

Postdoktorandi

Bogdana Bashta Ph.D. (2017)

 

Ph.D. studenti

Mgr. David Šorm
Mgr. Alena Hašková
Mgr. Lucie Havelková

Pregraduální studenti

Štěpánka Titlová
Bc. Jiří Sokol

 

 

 

 

 

Bývalí studenti a kolegové

Mgr. Yulia Zhernakova
Mgr. Sabina Stahlová, Ph.D.
Mgr. Tomáš Faukner, PhD.
Mgr. Radoslava Sivkova, Ph.D.
RNDr. Eva Slováková, Ph.D.
Moataz Elsawy, Ph.D.

 

 

 

Publikace

 

Sulfonated Hyper-Cross-Linked Porous Polyacetylene Networks As Versatile Heterogeneous Acid Catalysts 

Lada Sekerová, Pavlína Březinová, Thuy Tran Do, Eliška Vyskočilová, Jiří Krupka, Libor Červený, Lucie Havelková, Bogdana Bashta, and Jan Sedláček 

ChemCatChem 2019

 

 

 

DOI10.1002/cctc.201901815


Synthesis of Hyper-Cross-Linked Microporous Poly(phenylacetylene)s Having Aldehyde and Other Groups and Their Chemisorption and Physisorption Ability

Lucie Havelková, Alena Hašková, Bogdana Bashta, Jiří Brus, Miloslav Lhotka, Eva Vrbová, Martin Kindl, Eliška Vyskočilová and Jan Sedláček

European Polymer Journal 2019

 

DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2019.02.039


Hyper‐Cross‐Linked Polyacetylene‐Type Microporous Networks Decorated with Terminal Ethynyl Groups as Heterogeneous Acid Catalysts for Acetalization and Esterification Reactions

Lada Sekerková, Miroslav Lhotka, Eliška Vyskočilová, Tomáš Faukner, Eva Slováková, Jiří Brus, Libor Červený and Jan Sedláček

Chem. Eur. J. 2018

 

DOI: 10.1002/chem.201802432


Homo- and Copolycyclotrimerization of Aromatic Internal Diynes Catalyzed with Co2(CO)8: A Facile Route to Microporous Photoluminescent Polyphenylenes with Hyperbranched or Crosslinked Architecture

Jan Sedláček, Jiří Sokol, Jiří Zedník, Tomáš Faukner, Martin Kubů, Jiří Brus and Olga Trhlíková

Macromol. Rapid Commun., 2017

 

DOI: 10.1002/marc.201700518


Substituted Polyacetylenes Prepared with Rh Catalysts: From Linear to Network-Type Conjugated Polymers

Jan Sedláček and Hynek Balcar

Polymer Reviews, 2017

 

 

DOI: 10.1080/15583724.2016.1144207


Microporous conjugated polymers via homopolymerization of 2,5-diethynylthiophene

Dmitrij Bondarev, Radoslava Sivkova, Pavol Šuly, Martina Polášková, Ondřej Krejčí, Radka Křikavová, Zdeněk Trávníček, Arnošt Zukal, Martin Kubů and Jan Sedláček

European polymer journal 2017
 

DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2017.04.042


Unexpectedly Facile Rh(I) Catalyzed Polymerization of Ethynylbenzaldehyde Type Monomers: Synthesis of Polyacetylenes Bearing Reactive and Easy Transformable Pendant Carbaldehyde Groups

Jan Sedláček, Lucie Havelková, Jiří Zedník, Radek Coufal, Tomáš Faukner, Hynek Balcar and Jiří Brus

Macromol. Rapid Commun., 2017

 

 

DOI: 10.1002/marc.201600792


Ionic π-Conjugated Polymer Networks by Catalyst-Free Polymerization, Photoluminescence and Gas Sorption Behavior

Tomáš Faukner, Arnošt Zukal, Jiří Brus, Jiří Zedník and Jan Sedláček

Macromol. Chem. Phys., 2016

 

 

DOI: 10.1002/macp.201600092


Copolymerization of N-(prop-1-yne-3-yl)-4-(piperidine-1-yl)-1,8-naphthalimide with Arylacetylenes into Fluorescent Polyacetylene-Type Conjugated Polymers

Radoslava Sivkova, Olga Trhlíková, Jiří Zedník and Jan Sedláček

Macromol. Chem. Phys., 2015, 216, pp 2115–2128

 

 

DOI: 10.1002/macp.201500240


Chain-growth copolymerization of functionalized ethynylarenes with 1,4-diethynylbenzene and 4,4′-diethynylbiphenyl into conjugated porous networks

Sabina Stahlová, Eva Slováková, Petra Vaňkátová, Arnošt Zukal, Martin Kubů, Jiří Brus, Dmitrij Bondarev, Robert Moučka, Jan Sedláček

European Polymer Journal, 2015, 67, pp 252-263

 

DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2015.03.070


Chain-Growth Insertion Polymerization of 1,3-Diethynylbenzene High Internal Phase Emulsions into Reactive π-Conjugated Foams

Eva Slováková, Marjan Ješelnik, Ema Žagar, Jiří Zedník, Jan Sedláček and Sebastijan Kovačič

Macromolecules, 2014, 47 (15), pp 4864–4869

 

DOI: 10.1021/ma501142d


Transition-Metal-Catalyzed Chain-Growth Polymerization of 1,4-Diethynylbenzene into Microporous Crosslinked Poly(phenylacetylene)s: the Effect of Reaction Conditions

Eva Slováková, Arnošt Zukal, Jiří Brus, Hynek Balcar, Libor Brabec, Dmitrij Bondarev and Jan Sedláček

Macromol. Chem. Phys., 2014, 215, pp 1855–1869

 

 

 

DOI: 10.1002/macp.201400198


New Hyper-Crosslinked Partly Conjugated Networks with Tunable Composition by Spontaneous Polymerization of Ethynylpyridines with Bis(bromomethyl)arenes: Synthesis, Spectral Properties, and Activity in CO2 Capture

Sabina Petrášová, Arnoš Zukal, Jiří Brus, Hynek Balcar, Jakub Pastva, Jiří Zedník and Jan Sedláček

Macromol. Chem. Phys., 2013, 214, pp 2856–2866

 

 

DOI: 10.1002/macp.201300540


Polycyclotrimers of 1,4-Diethynylbenzene, 2,6-Diethynylnaphthalene, and 2,6-Diethynylanthracene: Preparation and Gas Adsorption Properties

Arnošt Zukal, Eva Slováková, Hynek Balcar and Jan Sedláček

Macromol. Chem. Phys., 2013, 214, pp 2016–2026

 

DOI: 10.1002/macp.201300317


Polyacetylene-Type Networks Prepared by Coordination Polymerization of Diethynylarenes: New Type of Microporous Organic Polymers

Vladimíra Hanková, Eva Slováková, Jiří Zedník, Jiří Vohlídal, Radoslava Sivkova, Hynek Balcar, Arnošt Zukal, Jiří Brus and Jan Sedláček

Macromol. Rapid Commun., 2012, 33, pp 158–163

 

DOI10.1002/marc.201100599


 

 

Seznam všech publikací - Web of Science

 

 

Akce dokumentů