上海光源SAXS線站用戶二維介觀有序導電高分子獲進展

　　發展新型的、石墨烯之外的二維超薄結構材料已成為時下的研究熱點。通過機械剝離、氣相沉積以及界面導向的生長技術，人們已經可以成功實現一系列二維材料的制備。而有序介觀結構的引入，特別是在二維材料片層內部引入范圍在2-50nm內的有序介孔陣列，可以提供給二維材料更大的比表面和更為貫通的網絡結構。同時，納米尺度的二維多孔陣列，也能賦予二維材料在催化、分離等領域的新應用。然而，迄今為止在二維材料內部直接地創造有序的介觀多孔結構仍是一個巨大挑戰。

　　德累斯頓工業大學馮新亮課題組在上海光源16B線站的支持下，近期在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed.）雜志上發表了題為Two-Dimensional Mesoscale-Ordered Conducting Polymers 的論文（DOI:10.1002/anie.201606988）。通過協同操縱兩種不同特性的膠束組裝體，包括在溶液中能自發形成穩定的球形膠束和具有磷脂結構的二維超薄片狀膠束，成功地實現嵌段共聚物的球形膠束在二維磷脂片層結構的表面規則組裝。這種通過協同共組裝所形成的二維超分子聚集體，可以進一步誘導導電高分子——聚苯胺前驅體，在它們周圍聚集和在引發劑的作用下導向生長。最后，利用模板在不同溶劑的溶解性，通過溶液萃取，可以同時移除兩種膠束模板，得到純的有序的二維介孔導電聚苯胺超薄材料。小角X射線研究表明，該材料的介觀孔道呈六方結構規則排列，重復單元間距約30 nm，而且該材料的孔徑在7-18nm范圍內可調，厚度在13-45nm間可調，比表面積高達85 m2g-1。更為重要的是，這種通過不同的模板組裝體的協同導向生長，得到的二維有序介觀結構的聚苯胺材料擁有極高的導電性。其中，直接制備的二維聚苯胺薄膜，未經任何摻雜處理，其電導率高達41S cm-1，超過目前報道的聚苯胺材料，而進一步的鹽酸摻雜，可以使其電導率大幅提升至188S cm-1。作為二維有序介觀結構的導電高分子的首次研究，該成果被Angew. Chem. In. Ed 選為熱點論文(Hot paper)，并被Nature Reviews Materials 作為亮點進行了專題報道（DOI:10.1038/natrevmats.2016.79）。