贾鑫李永生李卫JACS:聚合诱导自组装中可调节多级孔碳微球

贾鑫、李永生、李卫在JACS发表的研究报道了一种溶剂介导聚合诱导自组装（PISA）策略，可直接合成具有可调中-大孔结构的高氮掺杂分层多孔碳球，为新型多孔材料合成提供了新平台。具体介绍如下：合成策略采用溶剂介导聚合诱导自组装（PISA）策略，通过分子间氢键增强嵌段共聚物、油滴和多酚之间的界面相互作用。通过选择不同共溶剂体系，系统控制氢键驱动的相互作用，实现胶束与前驱体共组装转变，从而生成不同多孔结构。材料特性结构特征：层次结构的中孔-大孔氮掺杂碳球具有可调节的球尺寸及中孔和大孔结构。孔径范围：通过调控合成条件，孔径可覆盖从1.2 μm、9/50和227 nm到1.0 μm、40、183 nm和480、24和95 nm的多尺度范围。元素组成：高氮掺杂特性通过能量色散X射线光谱元素映射验证，氮元素均匀分布于碳球结构中。形貌与结构调控多级孔结构演化：通过动态光散射与电子显微镜观察，揭示了碳球从多腔结构到树枝状介孔、再到分级径向排列中-大孔通道的形貌演变规律。溶剂体系影响：乙醇-水比例调控主导氢键数量，进而影响苯酚衍生物的组装路径，形成不同孔道结构（如NPC-0的多腔结构、NPC-40的径向排列通道）。性能与应用潜力酶样活性：树枝状氮掺杂分层中-大孔碳球表现出优异的氧化酶（OXD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）样活性。催化机制：活性源于多层孔隙的连续质量输运特性，可高效生成超氧自由基和羟基自由基，在催化反应中展现高Vmax和低Km值。应用前景：该材料在生物催化、能源存储及环境治理等领域具有潜在应用价值。研究意义提出了一种通用型多孔材料合成方法，通过氢键调控实现结构精准设计。为开发高性能碳基功能材料提供了理论依据和技术支持，推动了多孔材料在催化与能源领域的应用发展。