“孔”在日常生活中无处不在，人们对“孔”的深入研究，催生了一系列便于人们衣食住行的产品。然而，有一种“孔”是我们所肉眼看不到的，其孔径仅在2纳米以下，这种“孔”便是目前科研工作者广泛研究的“微孔”。

    1纳米（nm）等于0.000001毫米，那么微孔相比于介孔（孔径2—50nm）和大孔（孔径＞50 nm）又有何优势与应用价值呢？当向材料中引入更多的微孔，会使材料内部的比表面积显著增加。比表面积达3000 米2/克的微孔材料，1 克产品平铺开来的表面积相当于7个标准篮球场大小，但是你可以将它拿在手里！事实上，当孔隙越来越大时，构成孔的基底（即孔壁）的质量就会减少到最低，可以达到90%的材料为自由体积。可以想象，你所看到的材料，其实90%都是“孔”。

    受蜂巢结构的启发，科研人员陆续设计和精准合成了众多具有定制孔结构的微孔材料，微孔有机聚合物便是其中的代表。由于共价键的性质，微孔有机聚合物通常具有十分出色的化学稳定性。相比于其他微孔材料，微孔有机聚合物具有高比表面积、孔径可控、易功能化修饰的优点，使其在能源、环境和健康等领域取得了高价值的应用。

    氢气、甲烷都是清洁燃料，具有代替汽油和其他化石燃料的潜力。微孔有机聚合物可通过范德华力将气态分子捕获至材料表面，使其能够克服分子间斥力紧密排布，获得较高的储气密度。

    二氧化碳温室气体的捕获与封存是实现国家“双碳”的一项重要举措。目前，微孔有机聚合物可实现在大气压力下捕集二氧化碳转化为其他具有高附加值的化学品，也是一项具有高经济效益的方法。

    微孔有机聚合物还具有优异的疏水性，已广泛用于固相萃取、废水处理、有机蒸汽吸附和色谱分析中，其对污水中微量重金属离子（铜、铅、汞、铬等）和挥发性有机物具有良好的吸附性能，此外还能作为石油精炼工艺中的脱硫剂吸附有毒化合物，从而防止产生严重的大气环境污染。

    目前，科研人员在微孔有机聚合物的拓扑结构设计和制备方法研究上取得了巨大进步，但由于高昂的原料成本、繁琐的制备步骤和较长的合成周期等缺点的限制，目前仅能在实验室实现克级规模的制备，距离工业化还有很长的路要走。

    2011年，中国科学家提出了“外交联编织法”制备微孔有机聚合物的低成本构筑策略。该方法以廉价的低官能度刚性芳香族化合物为构筑单元，外交联剂“穿针引线”般将其“编织到一起”，简单、一步高效地合成高比表面积的微孔聚合物网络。为进一步降低成本，中国科学家又于2017年提出了“溶剂编织法”制备微孔有机聚合物的新策略。该方法创新性地将溶剂和交联剂“合二为一”，实现了层状聚合物材料的低成本制备，同时所得材料也显示出极高的比表面积、二氧化碳捕获量和能源气体存储量。

    虽然这种“编织”策略是目前制备微孔有机聚合物最经济的方法，并实现了小规模工业化生产，但与廉价的活性炭相比，其成本仍有进一步降低的空间。

    （第一作者系华中科技大学化学与化工学院硕士研究生，第二作者系华中科技大学化学与化工学院教授、博士生导师）