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  聚合物衍生的空心碳球在光熱轉(zhuǎn)換、能量存儲、生物醫(yī)學(xué)和催化等應(yīng)用中具有巨大的實(shí)用價(jià)值。其中設(shè)計(jì)合適的聚合物前驅(qū)體是一個(gè)關(guān)鍵過程。探索新型的聚合物前體以及在新型聚合物中構(gòu)建精細(xì)的空心結(jié)構(gòu)對于合成方法和新型碳材料的發(fā)展都具有十分重要意義。

圖1空心席夫堿聚合物（SBP）膠體微球的合成過程

  近期，吉林大學(xué)無機(jī)合成與制備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室喬振安教授團(tuán)隊(duì)首次報(bào)告了一種梯度生長與限域聚合策略，實(shí)現(xiàn)了在SBP膠體球中構(gòu)建可調(diào)的空心結(jié)構(gòu)（圖1a）。SBP球的梯度生長由Hill方程建模并通過透射電鏡圖像驗(yàn)證（圖2和圖1b-f）。通過改變十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）與F127的質(zhì)量比從0到1，可以將SBP球的平均尺寸從180nm調(diào)整到1720nm。除了球體大小，SDBS與F127的質(zhì)量比也可以控制SBP的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)改變SDBS與F127的質(zhì)量比為0、0.05、0.2時(shí)，分別得到了單腔的空心納米球、多腔環(huán)繞的空心納米球、多腔室微球。隨著質(zhì)量比進(jìn)一步增大，腔室變得更大但數(shù)量變少。另外，這些具有精細(xì)結(jié)構(gòu)聚合物球被碳化成相應(yīng)的多孔氮摻雜碳球時(shí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jī)理研究和聚合物/碳材料中精細(xì)空心結(jié)構(gòu)的構(gòu)建提供了重要的參考。該工作以“Competition among Refined Hollow Structures in Schiff Base Polymer Derived Carbon Microspheres”為題發(fā)表在《Nano Letters》上（https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00481）。文章第一作者是吉林大學(xué)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(xué)基金委的支持。

圖2 聚合物球平均粒徑與反應(yīng)時(shí)間和SDBS/F127的關(guān)系

  該工作是團(tuán)隊(duì)近期關(guān)于聚合物和碳材料結(jié)構(gòu)精細(xì)調(diào)控相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。在過去的幾年中，該團(tuán)隊(duì)制備了尺寸可調(diào)的新型聚合物膠體球及對應(yīng)氮摻雜碳納米球（Chem. Mater. 2017, 29, 4044-4051），并利用該聚合物單體，基于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）和基于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(shè)計(jì)合成了兩親性嵌段共聚物PEO-b-PS和PAA-b-PS，通過溶劑誘導(dǎo)自組裝和溶劑極性誘導(dǎo)界面自組裝策略，分別合成了具有多級孔結(jié)構(gòu)的超交聯(lián)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(fā)揮出了優(yōu)異的性能。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00481