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 例如石墨烯這樣的二維碳材料，因為有較大的橫向尺寸和特定的分子結(jié)構(gòu)而具有不同的理化特性。其中具有高比表面積，大孔體積和優(yōu)異電導(dǎo)率的中孔碳膜，被廣泛應(yīng)用在催化，儲能和傳感等眾多領(lǐng)域。得益于超高的橫縱比，人們認(rèn)為構(gòu)建高滲透的二維薄膜并使其在適當(dāng)?shù)臅r間進(jìn)行處理是充分發(fā)揮其潛力的必要條件。得益于垂直介孔結(jié)構(gòu)的高度可達(dá)性，學(xué)者們一直致力于構(gòu)建垂直取向的中孔結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)高分子調(diào)節(jié)和直接運輸。然而，目前主要依靠電化學(xué)輔助、強磁場或其他外部輔助手段來構(gòu)建具有大垂直介孔通道的定向介孔膜的策略并不令人滿意。研究者們開發(fā)了嵌段共聚物自組裝的方法來制備二維介孔材料，該材料可以在沒有外力幫助的情況下形成定向介孔通道。該方法被進(jìn)一步擴展用于制備各種取向的介孔結(jié)構(gòu)，如樹枝狀、梯形介孔。另外還有一些聚合物相分離的方法，但是這些方法局限于使用二氧化硅或者絕緣聚合物材料，這使得這樣制備的介孔碳膜導(dǎo)電性較差從而限制了在電化學(xué)方向的探索。最重要的是，沒有一種合成方法可以獲得在單膠束水平上超高可控性的垂直介孔膜，主要是由于他們嚴(yán)格的要求和對自組裝程序的了解不足。綜上所述，通過一種簡單可控的方法精確制備具有垂直介孔結(jié)構(gòu)且導(dǎo)電性優(yōu)異的有序介孔碳膜是非常必要的。

近日，復(fù)旦大學(xué)趙東元院士課題組設(shè)計了一種簡單且通用的單膠束組裝方法，用于精確控制在多種襯底上進(jìn)行厘米級垂直有序介孔碳膜的合成。這種垂直介孔結(jié)構(gòu)可以在固液界面上組裝，使用兩親性三嵌段共聚物作為模板，多巴胺作為碳源以及三甲基苯作為融合劑和溶脹劑，并且介導(dǎo)單分子膠束融合成圓柱膠束。通過此法制備的介孔碳膜，具有優(yōu)良的高介孔性，高比表面積（472 m2g–1），孔尺寸達(dá)到到9.1nm。這種定向組裝過程可以在單膠束水平上進(jìn)行高度調(diào)控，從而實現(xiàn)從單層到多層的介孔的精確厚度控制，以及從8.4到13.5nm的孔徑控制。與傳統(tǒng)的多孔碳膜傳感器相比，有垂直介孔通道的碳膜具有高滲透性，由此展現(xiàn)出更低的檢測極限（50 nmolL-1）和更高的多巴胺檢測靈敏度。并且此方法具有普適性，適用于多種襯底和材料，有實現(xiàn)更多的潛在應(yīng)用可能性，例如過濾、傳感和催化。本文以“Precisely Controlled Vertical Alignment in Mesostructured Carbon Thin Films for Efficient Electrochemical Sensing”為題，發(fā)表在最新的《ACS NANO》上。

文章亮點：

1. 通過簡單的制備方法即可合成可控、有序以及垂直排列的厘米級介孔碳膜，并且方法具有普適性，適用于多種襯底和材料。

2．合成的介孔碳膜可以在單分子膠束水平上進(jìn)行精準(zhǔn)的高度調(diào)控，同時介孔的孔徑也可以進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控。

3. 合成的介孔碳膜擁有高比表面積（472 m2g–1）和極低的檢測極限（50 nmolL-1）。