运用反应性嵌段共聚物为成孔剂制备介孔材料的研究

项目名称： 运用反应性嵌段共聚物为成孔剂制备介孔材料的研究

项目编号： No.21304058

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 李蕾

作者单位： 上海交通大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 本申请建议运用反应性嵌段共聚物为成孔剂制备介孔二氧化硅、二氧化钛及碳材料。通过分子设计并采用活性聚合方法合成一系列反应性嵌段共聚物，使共聚物中的部分嵌段与基体发生适度的化学反应形成复合基体,而其余的嵌段以微相分离的纳米尺度上的微区分散在交联基体中，经高温煅烧或溶剂刻蚀除去这些有机微相即可得到介孔材料。通过控制反应(共聚物的反应性嵌段与基体的反应和体系的溶胶-凝胶反应)动力学过程及嵌段共聚物的结构参数(如嵌段共聚物各组分的比例、嵌段共聚物与交联前驱体的投料比或加入扩孔剂等)来实现材料的介孔性调控。运用原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、小角X射线散射(SAXS)及比表面积的BET测试等表征手段深入研究交联体系中纳米尺度上微结构的形成规律及介孔材料的成孔机理。可以预期这一方法的实施将发展并丰富介孔材料的制备方法并实现材料介孔性的有效调控。

中文关键词： 介孔材料；模板剂；反应性聚合物；成孔机理；多孔性调控

英文摘要： The preparation, structure and properties of mesoporous materials (silica, titanium and carbon) based on the reactive block copolymer as porogens will be proposed in this proposal. Firstly, a series of reactive block copolymers will be synthesized via controlled/living radical polymerizations such as atom transfer radical polymerization (ATRP), reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization (RAFT),ring open polymerization (ROP),TEMPO-mediated polymerization,living ion polymerization and so on. The reactive block copolymers will be subsequently incorporated into the precusors in varying proportions to perform inner-component process (sol-gel or curing reaction). As a result, the reactive segments of the block copolymer will be compatible with the cross-linking matrix, whereas the other blocks will be gradually seperated from the matrix to form the nanophases. After pyrolysis at elevated temperatures or solvent decomposition, the mesoporous materials with asjustable porosity will be obtained. In addition, the porosity of the mesoporous materials will be also controlled by regulating the sructure parameters of the reactive block copolymers and the reaction kinetics. The transmission electron microscopy (TEM), field emission scanning electron microscopy (FESEM), atom force microscopy (AFM)，thermoana

英文关键词： Mesoporous materials；Templetes；Reactive block copolymer；Pore forming mechanism；Control of the porosity