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聚合物衍生的空心碳球在光熱轉換、能量存儲、生物醫學和催化等應用中具有巨大的實用價值。其中設計合適的聚合物前驅體是一個關鍵過程。探索新型的聚合物前體以及在新型聚合物中構建精細的空心結構對於合成方法和新型碳材料的發展都具有十分重要意義。
圖1空心席夫鹼聚合物（SBP）膠體微球的合成過程
近期，吉林大學無機合成與製備國家重點實驗室喬振安教授團隊首次報告了一種梯度生長與限域聚合策略，實現了在SBP膠體球中構建可調的空心結構（圖1a）。SBP球的梯度生長由Hill方程建模並通過透射電鏡圖像驗證（圖2和圖1b-f）。通過改變十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）與F127的質量比從0到1，可以將SBP球的平均尺寸從180nm調整到1720nm。除了球體大小，SDBS與F127的質量比也可以控制SBP的內部結構。當改變SDBS與F127的質量比為0、0.05、0.2時，分別得到了單腔的空心納米球、多腔環繞的空心納米球、多腔室微球。隨着質量比進一步增大，腔室變得更大但數量變少。另外，這些具有精細結構聚合物球被碳化成相應的多孔氮摻雜碳球時，其內部結構在加熱過程中得到了很好的保持。該工作為聚合物膠體的生長機理研究和聚合物/碳材料中精細空心結構的構建提供了重要的參考。該工作以「Competition among Refined Hollow Structures in Schiff BasePolymer Derived Carbon Microspheres」為題發表在《Nano Letters》上（https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00481）。文章第一作者是吉林大學王濤博士，共同第一作者博士生張亮亮。該研究得到國家自然科學基金委的支持。
圖2聚合物球平均粒徑與反應時間和SDBS/F127的關係
該工作是團隊近期關於聚合物和碳材料結構精細調控相關研究的最新進展之一。在過去的幾年中，該團隊製備了尺寸可調的新型聚合物膠體球及對應氮摻雜碳納米球（Chem. Mater. 2017, 29, 4044-4051），並利用該聚合物單體，基於限域聚合策略合成了多腔室聚合物微球及碳微球（Adv. Mater. 2019, 1807876）和基於多級自組裝策略合成了二維高氮摻雜介孔碳材料（CCS Chem. 2020, 2, 870-881）。另外，我們設計合成了兩親性嵌段共聚物PEO-b-PS和PAA-b-PS，通過溶劑誘導自組裝和溶劑極性誘導界面自組裝策略，分別合成了具有多級孔結構的超交聯聚合物和介孔三嗪基材料（Adv. Mater. 2019, 1806254；Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,24299-2430）。這些材料在催化、吸附、儲能方面發揮出了優異的性能。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00481
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