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共軛二維聚合物是一類由重復單元通過共價鍵連接、形成二維擴展結構的多孔晶體材料。傳統的界面合成策略，如基于動態共價化學（如C=N鍵）的方法，能夠在溫和反應條件下實現大面積晶態共軛二維聚合物薄膜的可控構筑。然而，動態C=N共價鍵固有的低化學穩定性和受限的π電子離域特性，限制了這些材料在功能膜和有機電子等領域的進一步應用。

相比之下，以碳碳雙鍵（C=C）橋接的sp²碳共軛二維聚合物，由于其較為剛性的骨架結構、優異的化學穩定性和平面擴展的π共軛體系，在膜分離、能量轉換和有機電子等領域展現出廣闊的應用前景。然而，C=C鍵的高成鍵能壘和低可逆性，使得sp²碳共軛二維聚合物薄膜的合成變得困難，難以基于現有的界面合成策略實現晶態薄膜的精準構筑。

為克服C=C鍵成鍵能壘高、可逆性低的問題，中國科學院寧波材料技術與工程研究所界面功能高分子材料團隊創新性地提出了兩親性吡啶輔助的界面羥醛縮合策略。該策略利用吡啶基單體在空氣/水界面進行有序組裝，所形成的自組裝單分子層能夠提高界面反應活性，從而在溫和條件下實現了晶態單層及多層sp²碳共軛二維聚合物薄膜的可控制備。近日，該研究成果以“Synthesis of crystalline two-dimensional conjugated polymers through irreversible chemistry under mild conditions”為題（DOI: 10.1038/s41467-025-57612-0）發表在國際期刊Nature Communications。

該工作基于烷基季銨化反應設計并合成了多種兩親性吡啶基單體（圖1），利用兩親性單體在水相界面自組裝形成具有高反應活性的單分子層，隨后通過原位羥醛縮合反應構筑多種晶態薄膜。所制備的薄膜具有連續均勻的形貌以及長程有序結構，并且擁有高度穩定的陽離子骨架和單層到多層可調的厚度。以上優勢使得該類薄膜材料在海洋鹽差能轉換中具有巨大的應用潛力。在海洋滲透發電裝置中，該薄膜在苛刻條件（pH=3.5）下表現出優異陽離子選擇（S=0.68）及高的輸出功率密度（51.4 W m?2）。這項工作為sp²碳共軛二維聚合物薄膜的可控合成提供了一種新方法，從而為二維共軛聚合物新材料的研發及其在功能膜與有機電子等領域中的應用奠定了基礎。

寧波材料所張濤研究員、德國馬普微結構物理研究所馮新亮教授為論文共同通訊作者，寧波材料所博士后楊浩永為論文第一作者。該工作獲得國家優秀青年科學基金、浙江省杰出青年基金延續項目、寧波市重點研發計劃等項目的資助。

圖1 兩親性吡啶輔助界面羥醛縮合策略示意圖

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