【摘 要】
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有序中孔聚合物和炭材料具有高度规整有序的中孔结构,已在材料科学领域引起了广泛的关注[1,2]。此类材料的有序中孔结构通常采用模板法进行构筑。作为一种常见的软模板法,有机-有机自组装技术面临着亟待解决的发展瓶颈：聚合物前驱体和软模板剂的相互作用力不强而在大多数条件下难以自组装形成有序纳米结构。最近,我们发现聚乙二醇可以增强甲阶酚醛树脂(聚合物前驱体)和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物(软模板剂
【机 构】
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中山大学化学与化学工程学院材料科学研究所,教育部聚合物复合材料及功能材料重点实验室,广州 510275
【出 处】
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第十四届全国青年材料科学技术研讨会
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有序中孔聚合物和炭材料具有高度规整有序的中孔结构,已在材料科学领域引起了广泛的关注[1,2]。此类材料的有序中孔结构通常采用模板法进行构筑。作为一种常见的软模板法,有机-有机自组装技术面临着亟待解决的发展瓶颈：聚合物前驱体和软模板剂的相互作用力不强而在大多数条件下难以自组装形成有序纳米结构。最近,我们发现聚乙二醇可以增强甲阶酚醛树脂(聚合物前驱体)和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物(软模板剂)的相互作用力,进而诱导两者发生自组装形成二维六方有序结构,成功制备出有序中孔酚醛树脂和炭材料,其吸附性能和电化学特性较为优异[3]。进一步地,我们在成功地设计合成出新颖反应性模板剂(即含端醛基的聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物)的基础上,提出了一种反应性模板剂诱导自组装的新思路：软模板剂分子链两端的醛基可以在自组装过程中与甲阶酚醛树脂上的酚基原位反应形成共价键,极大地增强了聚合物前驱体和软模板剂的相互作用力,由此实现了两者的高度有序自组装,最终获得具有体心立方结构的有序中孔酚醛树脂和炭材料[4]。此类有序中孔炭材料被证实具有良好的电化学能量存储特性,优于商品化活性炭电极材料[4]。作为构筑有序纳米孔炭结构的另一类常见方法,硬模板法通常需要对硬模板剂进行反复填充碳源-干燥-热处理等复杂且耗时长的工艺,限制了其进一步的发展应用。我们采用多巴胺为碳源,利用其在常温下可在硬模板剂内部孔表面原位自聚成聚多巴胺纳米涂层的特点,发展了一种简单而高效的有序中孔炭硬模板制备方法,即原位聚合涂层法。所得新型有序中孔炭材料不仅具有典型的二维六方介观结构,而且拥有常规有序中孔炭材料所不具备的赝电容活性含氮官能团,因此其电化学活性表面非常高效(53μF/cm2),具有高达538F/g的比电容量[5]。
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