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Profile
郭方,博士生导师,硕士生导师,副教授
2011年大连理工大学获应用化学博士学位,2008-2011年在日本理化学研究所从事新型高分子材料的合成研究。2012年加入大连理工大学高分子材料系,主要从事高性能金属有机催化剂的开发及其在高分子材料合成中的应用研究。主持省部级以上项目3项,包括国家自然科学基金面上项目,国家青年基金项目和中国博士后特别资助项目,参与完成国家科技支撑计划项目和辽宁联合基金重点支持项目。在高分子材料领域和交叉学科权威期刊如 Accounts of Chemical Research, Macromolecules, Polymer Chemistry, Chemistry - An Asian Journal等发表第一及通讯作者论文20余篇,授权专利10项。目前担任Polymer Chemistry,高分子学报等期刊审稿人。
主要研究领域包括:
通过催化剂结构-催化性能-高分子材料性能间的规律研究,研发高效配位聚合催化剂,掌握聚合物结构与性能,高值化利用稀土、乙烯、丙烯、丁二烯、异戊二烯、苯乙烯、环氧烷烃等化学品,创制新一代高性能高分子材料。
1. 功能化聚醚材料的设计合成与性能研究
2. 高性能聚烯烃的设计合成与性能研究
3. 高分子负载催化剂合成与性能研究
研究现状:
1.功能化聚醚材料的设计合成与性能研究
从环氧烷烃开环聚合催化体系和聚醚材料结构优化出发,研发一类最具工业应用前景的催化剂,利用“多核簇”协同催化作用,突破功能性环氧烷烃聚合活性低和链转移严重的技术难题,实现功能性环氧烷烃与环氧烷烃的可控共聚合,将功能基团“定性、定量、定位”引入线形、星形和支化聚醚材料,建立功能化聚醚材料精准合成的方法学平台,研发一系列组成、结构和功能精确可控的高性能聚醚材料。为我国聚醚材料的结构调整、升级换代,尤其是高端应用奠定扎实的理论和实践基础。以高效便捷经济的合成方法解决聚醚材料高性能化发展的瓶颈,满足聚醚材料高层次的多样化应用需求。
2. 高性能聚烯烃的设计合成与性能研究
利用稀土金属配位数高、价态稳定、定向性强的特点,设计合成了催化丙烯/共轭二烯烃共聚合的高效稀土催化剂;突破稀土催化丙烯聚合活性低的技术难点,解决丙烯与共轭烯烃无法高效共聚合的科学问题,实现丙烯、乙烯、共轭烯烃(苯乙烯、丁二烯、异戊二烯、月桂烯)两元及三元高效共聚合,制备组成、立体构型及序列结构可控的共聚物;用廉价易得、性能优异的共轭烯烃取代乙叉降冰片烯,开发了一系列结构丰富、性能优异的乙丙橡胶新材料。共轭二烯烃中多种类双键高效绿色转化,创制了一系列功能化聚烯烃及功能化乙丙橡胶。
开发功能性基团容忍性强的高效稀土催化剂,研制功能性高分子新材料。采用稀土催化剂催化氨基、硅氢及卤素取代苯乙烯均聚合以及与乙烯、丁二烯的共聚合,获得了高间规的功能化聚苯乙烯、功能化聚乙烯以及功能化聚丁二烯;克服了后功能化导致的功能基团引入位置和数量不可控的弊病。以获得的高间规氨基聚苯乙烯作为载体负载钯金属,具有比常规载体更小的钯纳米粒径、更高的金属负载量以及耐高温性能,高间规氨基聚苯乙烯负载的纳米钯可高活性催化甲醇与酮进行烷基化反应,高温循环使用活性稳定,钯纳米金属没有流失和团聚。将硅氢基团引入间规聚苯乙烯合成了功能模板材料,通过硅氢反应成功将苝酰亚胺引入间规聚苯乙烯,获得了具有液晶性、荧光性和电子传输性的功能性高分子材料。
开发了一类在功能化苯乙烯和共轭二烯烃嵌段共聚合中展现良好催化性能的稀土催化剂,实现了功能化苯乙烯与共轭二烯烃“高间规、高顺式1,4”嵌段共聚合,构筑含极性基团、间规结构、高顺1,4-结构的新型稀土热塑性弹性体“功能化间规聚苯乙烯-高顺1,4聚共轭二烯烃-功能化间规聚苯乙烯”,同时解决传统TPS使用温度、机械性能、耐油性及黏接性差的问题。
通过对稀土催化剂的优化,实现了不分离碳五馏分,直接聚合其中的异戊二烯和间戊二烯,其他组分作为聚合溶剂,获得了具有高顺1,4结构的共聚橡胶,橡胶收率大于90%。共聚橡胶的分子量可控,玻璃化转变温度-60度。共聚橡胶的硫化、力学性能、橡胶阻尼、耐热氧老化性均优于高顺聚异戊二烯橡胶。该方法不需要分离的碳五馏分,降低了分离能耗,尤其是开发了高性能高附加值的橡胶新材料。
3. 高分子负载催化剂合成与性能研究
非均相纳米贵金属催化剂因其催化性能优异、易于从体系分离、可循环使用的特点受到人们的关注,但纳米尺寸的金属颗粒表面能高,易发生团簇聚集,变成催化效率低的大尺寸颗粒聚集物。高比表面积的载体不仅可以有效稳定纳米金属,而且载体效应也直接影响催化性能。目前常用的无机载体如活性炭、分子筛、金属氧化物等比表面积大、稳定性好、强度高、成本较低。相较于无机载体,有机聚合物载体具有结构设计性强、表面功能基团可控、可加工及韧性优异等性能。结合无机载体和有机聚合物载体的优势,制备聚合物/无机复合材料,开发负载纳米金属的新型载体。
承担项目:
1. 国家自然科学基金面上项目“基于单茂稀土催化丙烯/共轭烯烃“可控”共聚合设计合成新型功能性聚烯烃的研究”(No. 21674016)
2. 国家自然科学基金青年基金“非共轭双烯聚合中茂稀土催化剂结构与性能关系的研究”(No. 21204008)
3. 中国博士后科学基金 “稀土催化非共轭双烯环化聚合制备环烯烃聚合物的研究”(No. 2012M520614)
4. 绿色轮胎与橡胶协同创新中心开放课题 “单茂稀土催化合成单萜类生物基绿色集成橡胶的研究”(No. 2014GTR0021)
主要参与项目:
5. 国家科技支撑计划“具有自主核心技术光机电一体化多功能激光打印机关键技术”
6. 辽宁联合基金重点支持项目“高性能集成橡胶SIBR的合成与应用”
代表性论文:
[34] Lei Jiang, Yinran Wang, Hanyang Sun, Tingting Fu, Zhaomin Hou, Fang Guo*. Phosphine-Functionalized Syndiotactic Polystyrenes: Synthesis and Application to Immobilization of Transition Metal Nanoparticle Catalysts. Chem. Eur. J. 2022, 28, e202202113.
[33]Tingting Fu, Lei Jiang, Hanyang Sun, Zhaomin Hou, Fang Guo*. Scandium-catalyzed stereoselective block and
alternating copolymerization of diphenylphosphinostyrenes and isoprene. Polym. Chem., 2022, 13, 3498–3505.
[32] 李璠, 陈首龙, 董显文, 郭方*. 羟基功能化聚环氧乙烷的可控合成. 高分子学报, 2022, 5, 482-487.
[31] Lei Jiang, Xiaoyan Zhang, Yinran Wang, Fang Guo,* and Zhaomin Hou*. N-Monomethylation of Amines with Methanol by Syndiotactic Poly (aminostyrene)-supported Palladium Nanoparticle Catalyst. Asian J. Org. Chem. 2021, 10, 2165–2169.
[30] Fang Guo, * Ming Deng, Fan Li and Shoulong Chen. Aluminum-catalyzed statistical copolymerization
of mono-, tri- and penta-fluorophenyl glycidyl ether with ethylene oxide and epichlorohydrin. Polym. Chem., 2021, 12, 5477–5484.
[29] Yinran Wang, Lei Jiang, Xiaorui Ren, Fang Guo*, Zhaomin Hou. Synthesis of bromine-functionalized polyolefins by
scandium-catalyzed copolymerization of 10-bromo-1-decene with ethylene, propylene, and dienes. J Polym Sci., 2021, 59, 2324–2333.
[28]Fang Guo,* Lei Jiang, Kaiying Diao and Zhaomin Hou. Stereoselective copolymerization of 4-(N,N-diphenylamino)styrene and isoprene by a C5H5-ligated scandium catalyst: synthesis of amino-functionalized crystalline styrenic thermoplastic elastomers. Polymer Chemistry, 2020, 11, 1314–1320.
[27] 林秀崇,王胤然,姜磊,郭方*.含“Si―H”基团聚乙烯的合成及功能化研究.高分子学报, 2020, 7, 771-776.
[26] 段阳芷,姜磊,刁凯颖,郭方*.单茂钪催化苯乙烯衍生物与异戊二烯共聚合的研究.高分子学报, 2020, 9, 1059-1064.
[25] 姜佳林,姜磊,侯召民,郭方*.Pd@sPS-NMe2/AC纳米催化剂制备及在偶联反应中的应用. 分子催化, 2020, 34, 72-80.
[24] Jin-Yan Hou, Fang Guo,* Qian Hu, Yang Lia, and Zhao-Min Hou. Neodymium-catalyzed Polymerization of C5 Fraction: Efficient Synthesis of 1,3-Pentadiene-isoprene Copolymer Rubbers, Chinese J. Polym. Sci. 2019, 37, 674–680.
[23] Ming Deng, Fang Guo,* Yang Li and Zhaomin Hou. Synthesis of alkynyl-functionalized linear and star polyethers by aluminium-catalyzed copolymerization of glycidyl 3-butynyl ether with epichlorohydrin and ethylene oxidev. Polymer Chemstry, 2019, 10, 1110–1118.
[22] 田晶,王胤然,付洪然,郭方*.单茂钪催化乙烯与共轭二烯烃共聚合的研究.高分子学报, 2019, 8, 826-833.
[21] 刘薇,宋芸芸,刁凯颖,郭方*.单茂钪催化月桂烯与苯乙烯共聚合的研究.高分子学报, 2019, 9, 957-963.
[20] Xiaorui Ren, Fang Guo*, Hongran Fu, Yunyun Song, Yang Li, Zhaomin Hou*. Scandium-catalyzed copolymerization of myrcene with ethylene and propylene: convenient syntheses of versatile functionalized polyolefins, Polymer Chemistry, 2018, 9, 1223-1233.
[19] Ming Deng, Fang Guo*, Daohong Liao, Zhaomin Hou, Yang Li*. Aluminium-catalyzed terpolymerization of furfuryl glycidyl ether with epichlorohydrin and ethylene oxide: synthesis of thermoreversible polyepichlorohydrin elastomers with furan/ maleimide covalent crosslinks. Polymer Chemistry, 2018, 9, 98-107.
[18] Fang Guo, Na Jiao, Lei Jiang, Yang Li*, Zhaomin Hou*. Scandium-Catalyzed Syndiospecific Polymerization of Halide-Substituted Styrenes and Their Copolymerization with Styrene. Macromolecules, 2017, 50, 8398−8405.
[17] 焦娜, 郭方*, 李杨. 单茂钪催化对氟苯乙烯间规聚合及与乙烯共聚合的研究. 高分子学报, 2017, 12, 1-7.
[16] Lei Jiang, Fang Guo*, Zhenghai Shi, Yang Li*, Zhaomin Hou*. Syndiotactic Poly(aminostyrene)-Supported Palladium Catalyst for Ketone Methylation with Methanol. ChemCatChem, 2017, 9, 3827-3832.
[15] Rui Tan, Fang Guo*, Yang Li*. Copolymerization of propylene with styrene and ethylene by a THF-containing half-sandwich scandium catalyst: efficient synthesis of polyolefins with a controllable styrene content, Polymer Chemistry, 2017, 8, 615-623.
[14] Fang Guo, Bai Wang, Hongwei Ma, Tingting Li, Yang Li*. Scandium-Catalyzed Synthesis of Si–H-Containing Syndiotactic Polystyrene and Its Functionalized Polymer Carrying Pendant Perylene Bisimide Units. Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 2016, 54, 735-739.
[13] Fang Guo, Rui Meng, Yang Li*, Zhaomin Hou. Highly cis-1,4-selective terpolymerization of 1,3-butadiene and isoprene with styrene by a C5H5-ligated scandium catalyst. Polymer, 2015 , 76, 159-167.
[12] 郭方*, 孟蕊, 史正海,谭睿. 单茂钪催化非共轭双烯环化聚合及与乙烯共聚合的研究. 高分子学报, 9, 1219-1227.
[11] Fang Guo, Masayoshi Nishiura, Yang Li, Zhaomin Hou*. Cyclocopolymerization of 1,6-heptadiene with ethylene by half-sandwich scandium catalysts. Science China Chemistry, 2014, 8, 1150-1156.
[10] Fang Guo, Masayoshi Nishiura, Yang Li, Zhaomin Hou*. Cyclocopolymerization of 1,6-heptadiene with styrene catalyzed by a half-sandwich scandium dialkyl complex bearing a phosphine oxide side arm.Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry. 2014, 52, 1509-1513.
[9] Fang Guo, Masayoshi Nishiura, Yang Li, Zhaomin Hou*. Copolymerization of Isoprene and Nonconjugated alpha,omega-Dienes by Half-Sandwich Scandium Catalysts with and without a Coordinative Side Arm. Chemistry - An Asian Journal, 2013, 8, 2471-2482.
[8] Fang Guo, Masayoshi Nishiura, Hiroyuki Koshino, Zhaomin Hou*. Scandium-catalyzed cyclocopolymerization of 1,5-hexadiene with styrene and ethylene: Efficient synthesis of cyclopolyolefins containing syndiotactic styrene-styrene sequences and methylene-1,3-cyclopentane units.Macromolecules.2011,44 :6335-6344
[7] Fang Guo, Masayoshi Nishiura, Hiroyuki Koshino, Zhaomin Hou*. Cycloterpolymerization of 1,6-heptadiene with ethylene and styrene catalyzed by a THF-free half-sandwich scandium complex. Macromolecules, 2011, 44 , 2400-2403.
[6] Rui Tan, Zhenghai Shi, Fang Guo, Lv He, Li Han, Yang Li*. The terpolymerization of ethylene and propylene with isoprene via THF-containing half-sandwich scandium catalysts: a new kind of ethylene–propylene–diene rubber and its functionalization. Polymer Chemistry, 2017, 8, 4651-4658.
[5] Zhenghai Shi, Fang Guo, Rui Tan, Hui Niu, Tingting Li, Yang Li*.“Arm-first”approach for the synthesis of star-shaped stereoregular polymers through living coordination polymerization, Polymer Chemistry, 2017, 8, 1449-1453.
[4] Zhenghai Shi, Fang Guo, Rui Meng, Lei Jiang, Yang Li*. Stereoselective copolymerization of amino-functionalized styrene with butadiene using a half-sandwich scandium complex. Polymer Chemistry, 2016, 7, 7365-7369.
[3] 仇春阳, 郭方, 李杨*, 侯召民*. 单茂钪催化乙烯与苯乙烯衍生物共聚合的研究. 高分子学报, 2016, 12, 1162-1668.
[2] Masayoshi Nishiura, Fang Guo, Zhaomin Hou*. Half-Sandwich Rare-Earth-Catalyzed Olefin Polymerization, Carbometalation, and Hydroarylation. Accounts of Chemical Research, 2015 , 48, 2209−2220.
[1] Zhenghai Shi, Fang Guo, Yang Li*, Zhaomin Hou, Synthesis of amino-containing syndiotactic polystyrene as efficient polymer support for palladium nanoparticles. Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 2015,53, 5-9
代表性专利:
[1]郭方,刁恺颖,姜磊,侯召民.功能化苯乙烯类热塑性弹性体及其制备方法. 专利号ZL201811306080.8. 授权公告日2020年4月28日.
[2] 郭方, 李杨, 邓明, 牛慧, 李婷婷, 侯召民. 功能化/热可逆交联氯醚及其制备方法. 专利号ZL201710645551.7. 授权公告日2019年9月27日.
[3] 郭方, 李杨, 邓明, 牛慧, 李婷婷, 侯召民. 功能化/热可逆交联聚醚及其制备方法. 专利号ZL201710644287.5. 授权公告日2019年9月11日.
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Research Focus
- 4.高分子负载催化剂合成与性能研究。
- 3.生物基绿色高分子材料的研究开发
- 2.功能化高分子材料的设计合成与性能研究