上海交通大学 Macromolecules: 利用ABC型三嵌段共聚物为模板合成多种有序大孔硅材料

【引言】

有序的大孔材料可以被应用于催化剂载体，吸收材料，蛋白色谱，滤膜，超轻材料，电子绝缘材料等方面。值得注意的是，因为大孔材料的孔径与可见光波长接近，因此他们因为独特的光学性质吸引了广泛的注意。目前已经开发出很多用于合成大孔材料的方法，比如自组装分子聚集体、超分子聚集体模板和光刻等。但值得注意的是，大尺度合成具有特定结构的多孔材料依然面临很多的挑战。

【成果简介】

近日，上海交通大学的车顺爱教授课题组报道了一种利用AB或ABC型的嵌段共聚物为模板在四氢呋喃和水的混合溶剂中精细合成多孔材料的新方法。在这个方法中，当少量的水加入时，微相分离就会发生。疏水的嵌段部分只会存在于富含四氢呋喃的相中，而水会被排出疏水的部分，主要存在于亲水的核中。当这些模板分子仅存在于四氢呋喃和水的界面，这个结构就会被大量溶剂所溶胀，因而形成了较大尺度的大孔材料。作者利用这个方法合成了多种结构的大孔无机材料。这个工作以题为“Formation of Diverse Ordered Structures in ABC Triblock Terpolymer Templated Macroporous Silicas”发表在Macromolecules上。

【图文导读】

图1 两组份synthesis-field图

图2 三组份synthesis-field图

图3 以PEO117-b-PS38-b-PtBA146为模板的n-C结构的SAXS、SEM和TEM图

a）SAXS图

b）SEM图

c,d）TEM图和傅里叶衍射图

图4 以PEO117-b-PS38-b-PtBA146为模板的n-H结构的SAXS、SEM和TEM图

a）SAXS图

b）SEM图

c,d）TEM图和傅里叶衍射图

图5 以PEO117-b-PS38-b-PtBA146为模板的L结构的SEM和TEM图

图6 以PEO117-b-PS38-b-PtBA146为模板的i-SDD结构的SAXS、SEM和TEM图

a）SAXS图

b,c）SEM图

d-f）TEM图和傅里叶衍射图

图7 以PEO117-b-PS38-b-PtBA146为模板的i-SG结构的SAXS、SEM和TEM图

a）SAXS图

b,c）SEM图

d-f）TEM图和傅里叶衍射图

图8 以PEO117-b-PS38-b-PtBA146为模板的i-SDP结构的SAXS、SEM和TEM图

a）SAXS图

b）SEM图

c,d）TEM图和傅里叶衍射图

图9 以PEO₁₁₇-b-PS₁₀₅-b-PtBA₁₆₇为模板的倒置二维六边形结构的SAXS、SEM和TEM图

a）SAXS图

b,c）SEM图

d）TEM图

图10 以PEO₁₁₇-b-PS₁₀₅-b-PtBA₁₆₇为模板的倒转胶束的SEM和TEM图

图11 不同结构中S/O,O/A和S/A的VFR变化

【小结】

本文报道了一种利用AB或ABC型的嵌段共聚物为模板在四氢呋喃和水的混合溶剂中精细合成多孔材料的新方法。在这个方法中，当少量的水加入时，微相分离就会发生。疏水的嵌段部分只会存在于富含四氢呋喃的相中，而水会被排出疏水的部分，主要存在于亲水的核中。当这些模板分子仅存在于四氢呋喃和水的界面，这个结构就会被大量溶剂所溶胀，因而形成了较大尺度的大孔材料。作者利用这个方法合成了多种结构的大孔无机材料。

文献链接：Formation of Diverse Ordered Structures in ABC Triblock Terpolymer Templated Macroporous Silicas (Macromolecules, 2018, DOI: 10. 1021/acs.macromol.8b00242)

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