近年来,具有多孔结构的三嗪类材料因其优异的应用潜力而受到人们的广泛关注。然而,通过已报道的合成方法来获得精确可调的介观孔径和可控孔结构的三嗪类材料仍然是一个巨大的挑战。
基于此,吉林大学乔振安教授报道了开发了一种有效的溶剂极性诱导界面自组装策略来克服上述挑战,成功合成出具有精确可控孔径的介孔三嗪基碳材料。
文章要点
1)在该合成策略中,三聚氰胺(1,3,5-三嗪-2,46-三胺;C3H6N6)作为一种含氮三氨基杂环有机化合物,水溶性较差。
2)研究人员首先利用三聚氰胺和甲醛分子进行羟甲基化反应,合成了一种水溶性低分子量三聚氰胺甲醛树脂前驱体,作为介孔三嗪类材料的构筑块,该前驱体可以在室温下与两亲性表面活性剂聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)在适当极性(0.223≤Lippert-Mataga参数,∆f≤0.295)的混合溶剂体系中进行共组装。三聚氰胺-甲醛树脂/PS-b-PAA复合材料在随后的溶剂挥发过程中通过氢键作用形成介孔结构的三聚氰胺甲醛树脂/PS-b-PAA复合材料,固化和煅烧后得到介孔三嗪基碳材料。
3)通过调节PS-b-PAA中PS链段的长度,研究人员得到一系列具有均匀可调大孔径和高比表面积的介孔三嗪基碳材料。此外,富含在三聚氰胺-甲醛树脂中的官能化三嗪环使介孔三嗪基碳在600 ℃煅烧后具有超高的含氮量(18%),同时了,通过改变热解温度可以可控材料骨架中的含氮量。
4)所制备的介孔三嗪基碳材料表现出较高的CO2吸附容量和足够的选择性,展示了良好的CO2捕集应用前景。
参考文献
Rui Zhang, et al, A Solvent Polarity Induced Interface Self-assembly Strategy towards Mesoporous Triazine-based Carbon Materials, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202111239
https://doi.org/10.1002/anie.202111239