设计制备系列新型两亲性嵌段共聚物,并以此为模板剂,选择合适的前驱体,从单胶束基元出发,强化和控制模板剂和前驱体之间的“有机-有机”分子间作用力,有效调控前驱体的聚合速度,实现组装与聚合反应的协同,利用静电纺丝技术,发展与传统“液-固”、“液-液”界面组装策略完全不同的“气-液界面诱导组装”新方法,最终制备具有有序且互通孔道排列的介孔纤维材料(碳、金属氧化物等)。通过调节模板剂结构参数,还可以精准控制介孔纤维材料的孔道排列方式、孔径尺寸和孔壁厚度),从而获得更适合实际应用需求的微、介观结构。
以“自下而上”单胶束组装策略构建2DOMMs的机理(分子/层间限域组装、固体表面/2D表面/层状表面诱导组装和表面限制组装)及精确调控其厚度、孔径大小、孔道结构等关键结构参数的基本机制;同时对2DOMMs在能量储存和转换方面的研究进展进行了总结归纳,着重阐述了应用性能与材料结构特性之间的关系;最后对2DOMMs的合成和应用进行了展望。
评价单位:“科创中国”新材料产业科技服务团(江西) (中国材料研究学会)
评价时间:2022-12-06
综合评价
1、目前的研究主要集中在小部分材料上,如过渡金属氧化物、碳和聚合物。对其它组分,如金属碳化物或硫化物、g-C 3N 4、MOFs和沸石等的合成还尚未实现。新方法的开发以及对现有方法的改进与拓展是丰富2DOMMs组分和应用的关键,这离不开新型单胶束策略的创制。
2、在介观结构中引入功能组分(如原子、纳米团簇和纳米晶)来构建复合二维介孔材料还需要进一步的探索。近年来,单原子催化引起了科研工作者广泛的研究兴趣,因此若能够在纳米尺度甚至原子尺度上引入功能组分,将极大的拓展2DOMMs的应用领域。
3、由单胶束“自下而上”自组装制备2DOMMs还处于初级阶段。尽管人们已经尝试将这些材料应用于催化、电池和电容器重要领域,取得了一定的进展,但是还需要进行更多的研究来充分探索应用性能与材料结构之间的内在关系。
4、材料合成的最终导向是大规模生产和应用,然而目前大部分方法都局限于实验室制备。盐表面限制组装策略具有很大的实际应用潜力,这是因为:首先,盐模板绿色丰富,易于去除和重结晶,可重复使用;其次,该方法适用于多组分的控制合成;第三,前体溶液可进一步回收利用使用。在未来的工作中,我们最为迫切的任务是深入了解盐表面限制组装策略的装配机制和工艺设计,以便扩大规模。
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