在軟模板法合成有序介孔炭時，實現反應動力學的精確控制和膠束自組裝的協同調節是一項重大挑戰，目前有序介孔炭的制備通常是通過單一調控成核動力學實現的。溶劑作為水熱反應的主要場所，影響碳源與模板劑之間的作用力并決定了膠束堆積參數進而影響了膠束自組裝方式。然而目前借助溶劑誘導所制備有序介孔炭主要是無定形的，調控目標局限于孔隙結構。因此，從膠束熱力學和成核動力學角度同時操縱膠束形態結構以及碳源聚合速率，來實現對有序介孔炭形貌及結構的精準調控是具有挑戰性的。
作者以農林廢棄物木粉為原料，以液化后得到的富含羥基的木粉液化物為碳源，通過乙醇來調控碳源與F127模板劑之間的作用力、碳源的聚合速率以及膠束的堆積參數p，制備了一系列形貌規整的有序介孔炭，例如有序介孔炭單晶、有序介孔炭纖維、陀螺狀有序介孔炭、足球狀有序介孔炭等。乙醇作為僑聯分子，可以增強碳源與模板劑之間的作用力，這對于明確介觀結構的形成是必要的。同時，作為質子捕獲劑，乙醇減緩了木粉液化物與甲醛之間的聚合速率，有利于復合膠束的有序自組裝，此外，作為一種良好的“潤脹劑”，乙醇對復合膠束親水區的潤脹作用使得膠束堆積參數p減小，這導致了柱狀膠束到球形膠束的轉變，進一步演化為有序介孔炭介觀結構由二維六方轉變為體心立方以及孔結構由條形到球形的轉變。此外，該工作還探究了模板劑/碳源比例、水熱溫度對產物形貌及結構的影響，并在此條件下進一步證實的乙醇對膠束的自組裝過程以及有序介孔炭形貌及結構的影響。以有序介孔炭單晶為基底制備的電化學傳感器應用于分子印跡領域表現出高靈敏度、低檢測限、高特異性等特點。該項工作闡述了有序介孔炭形貌及結構的性成果及轉變機理，為介孔炭材料的形貌結構設計及功能化應用提供了新的思路。
這項研究以“Ordered Mesoporous Carbon Featuring Single-Crystal Morphology and Tunable Pore Architectures via EtOH-Mediated Micelle Assembly”為題發表于SMALL期刊。文章第一作者為東北林業大學碩士研究生李楊，通訊作者為東北林業大學劉守新教授、李偉教授和馬春慧副教授。
圖1. 不同乙醇體積分數條件下有序介孔炭
圖2.成核動力學驗證以及不同通調控策略下乙醇對有序介孔炭形貌和結構影響
圖3. 乙醇介導的膠束自組裝策略
圖4. 有序介孔炭單晶基底電化學傳感器識別能力測試
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202502475
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