PEO-b-PAN嵌段共聚物导向有序纳米SiO2/C杂化材料的制备与表征

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PEO-b-PAN嵌段共聚物作为模板法制备有序纳米结构的SiO2/C杂化材料是一种新颖且具有潜力的纳米材料合成策略。该研究由崔玉双和鲁在君在山东大学化学与化工学院高分子研究所进行，他们采用了一种结合阴离子聚合和活性自由基聚合的高效方法，成功地制备出聚环氧乙烷-聚丙烯腈（PEO-b-PAN）两亲嵌段共聚物。首先，作者通过嵌段共聚物的特殊性质，即同时拥有亲水性和疏水性部分，作为结构导向剂，与陶瓷前驱体正硅酸乙酯（TEOS）发生自组装。这种自组装过程使得材料能够在微观尺度上呈现出有序的纳米结构。经过后续的热处理步骤，包括300℃的热氧稳定化和600-1000℃的高温炭化，最终得到了预期的SiO2/C杂化材料。论文通过多种技术手段如1HNMR（核磁共振）、红外光谱（IR）、凝胶渗透色谱（GPC）、热重分析（TGA）以及透射电子显微镜（TEM）对所得产品进行了深入表征，确认了PEO-b-PAN嵌段共聚物以及有序纳米结构的SiO2/C杂化材料的成功合成。这些特性表明了这种材料在纳米材料领域的重要应用潜力，尤其是在新型功能材料和高性能结构材料的制备中。嵌段共聚物作模板技术的优势在于它能够提供高度的结构控制，这在纳米科学中尤其重要，因为它能产生具有特定尺寸、形状和排列的纳米结构。论文中提到的其他研究成果，如利用聚丙烯腈嵌段共聚物制备碳纳米结构和聚异戊二烯-聚环氧乙烷嵌段共聚物引导的陶瓷杂化材料，展示了这一技术在不同领域中的广泛应用。 PEO-b-PAN嵌段共聚物作为模板制备SiO2/C杂化材料的研究不仅扩展了纳米材料的设计可能性，也为后续的纳米材料开发提供了新的思路和方法，有助于推动纳米科学和相关产业的发展。在未来的研究中，这类有序纳米结构材料可能在能源存储、催化剂载体、传感器等领域展现出独特的性能和应用价值。

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- 1 -

PEO-b-PAN 嵌段共聚物作模板制备有序纳米结构的

SiO

/C 杂化材料

崔玉双，鲁在君

山东大学化学与化工学院高分子研究所，济南（250100）

E-mail：z.lu@sdu.edu.cn

摘要：先通过阴离子聚合和活性自由基聚合相结合的方法，合成聚环氧乙烷－聚丙烯腈两

亲嵌段共聚物（PEO-b-PAN）。然后，嵌段共聚物作结构导向剂与陶瓷前驱体正硅酸乙酯

（TEOS）混合并进行自组装，形成有序纳米结构的嵌段共聚物－陶瓷杂化材料。最后，经

300℃热氧稳定，600－1000℃高温炭化，得到有序纳米结构的 SiO

/C 杂化材料。用

H NMR、

IR、GPC、TGA、TEM 等技术对嵌段共聚物及 SiO

/C 杂化材料进行了表征，证明了嵌段共

聚物及层状 SiO

/C 杂化材料的成功合成。

关键词：两亲嵌段共聚物，陶瓷，SiO

-C 杂化材料

1．引言

随着 21 世纪纳米科学的兴起，纳米材料的研究引起人们极大的重视，期望利用纳米材

料的小尺寸效应、表面效应、量子效应等性能，开发新一代具有高性能的结构/功能材料。

在制备纳米材料的各种方法中，嵌段共聚物作模板的技术具有纳米结构规整有序、操作简单、

成本低廉的特点，有利于未来纳米材料的大规模工业化生产，因此成为近年来研究的热点

[1-9]

。

利用含聚丙烯腈嵌段共聚物作模板，可以制备有序纳米结构的碳。2002 年 Matyjaszewski

最早报道了聚丙烯酸丁酯－聚丙烯腈嵌段共聚物（PBA-b-PAN）嵌段共聚物自组装形成纳米

球状形态之后，再进一步炭化聚丙烯腈，可获得有序纳米结构的碳

[10]

。2006 年 Russell

[11]

报道采用微相分离的聚苯乙烯－聚丙烯腈嵌段共聚物(PS-b-PAN)，经 600℃炭化后获得有序

纳米结构的多孔碳膜。

利用嵌段共聚物作模板可以制备有序纳米结构的陶瓷。Wiesner

[12]

报道用聚异戊二烯－

聚环氧乙烷两亲嵌段共聚物(PI-b-PEO)用作模板或结构导向剂， 3－缩水甘油基丙氧基三甲

氧基硅烷（(3-glycidyloxypropyl)trimeth- oxysilane）和仲丁氧基铝（Al(O

Bu)

）作有机改性

的陶瓷前驱体，制备嵌段共聚物－铝硅酸盐杂化材料，加热除去有机材料留下纳米结构的铝

硅酸盐陶瓷。2004 年 Wiesner

[13]

又报道了采用聚异戊二烯－聚二甲氨基甲基丙烯酸乙酯嵌段

共聚物(PI-b-PDMAEMA) 作结构导向剂, 聚脲甲基乙烯基硅氮烷环状体（商品名 Ceraset）

作陶瓷前驱体，成功制备了能在 1500℃稳定的有序介孔碳氮硅烷（SiCN）陶瓷。

设计特殊组成的嵌段共聚物可以把纳米碳和纳米陶瓷两个研究领域交叉结合起来，制备

有序纳米结构的陶瓷－碳复合材料。为了实现这个目的，本文采用活性聚合方法，设计合成

聚环氧乙烷－聚丙烯腈（PEO-b-PAN）嵌段共聚物，与正硅酸乙酯（TEOS）混合并进行自

组装，经炭化得到具有有序纳米结构的 SiO

/C 杂化材料（如示意图 1）。这种复合材料具有

的纳米结构，可以通过改变嵌段共聚物的微相分离形态加以控制，获得球状、柱状、螺状、

层状等有序纳米结构，这是其它制备纳米复合材料的方法难于实现的。这种新复合材料将把

纳米结构的碳和陶瓷的性能结合在一起，有望获得具有奇特性能的结构/功能材料。

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PEO-b-PAN嵌段共聚物导向有序纳米SiO2/C杂化材料的制备与表征

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星型嵌段共聚物PEO_4-b-PNIPAAm_4的合成.pdf

温度和溶剂对PS-b-PEO嵌段共聚物Langmuir单层等温线的影响

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c语言中怎么可以把一个结构体的内容复制到另一个结构体

arcgis peo

用SJM32编写一个这样的程序一共8盏灯，PE7-PEO. 第一盏灯先亮，1灭时3亮，3灭时5亮， 5灭时7亮，7灭之后，2, 4, 6,8以跑马灯运行，然后开始循环、

PromptEntityOptions peo = new PromptEntityOptions(prompt); peo.AllowObjectOnLockedLayer = true;

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