[发明专利]一种形貌可控的三维纳米阵列形成过程的制备方法

说明书

本发明公开了一种形貌可控的三维纳米阵列形成过程的制备方法，本制备方法以嵌段共聚物聚苯乙烯‑b‑聚4乙烯基吡啶（PS‑b‑P4VP）为模板，三氯甲烷为溶剂，通过溶剂退火的方法合成三维纳米阵列结构，本发明方法极为简单、易于调控、制备出中间形成过程的结构，发现了三维纳米阵列的演变过程，在多孔碳材料的制备，光子晶体，能量储存/转换装置等方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种形貌可控的形成三维纳米阵列的过程的制备方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

近年来，人们对多孔碳材料越来越感兴趣，为了满足高效率和高活性要求，已经提出了许多控制孔隙结构的新方法，其中通过溶剂退火的方法控制材料的形状得到广泛关注。对嵌段聚合物膜结构进行溶剂退火，即对其进行溶剂诱导，当膜结构暴露于该溶剂的蒸气中时，溶解性较好的那一段会发生溶胀，相当于降低了其玻璃化转变温度，增强其活动能力，可以使膜结构更趋于有序化，利用这一点在控制多孔碳材料的形貌方面具有广阔的发展前景。

三维纳米阵列结构具有高孔隙率和大的比表面积能够满足人们对高效率和高活性的要求，被广泛应用在染料敏化的光伏电池，尺寸稳定的阳极（DSA），金属离子电池，电化学超级电容器，氢存储装置以及生物和气体传感器等方面，为开发新的功能性多孔材料、实现更好和优化的性能奠定了良好的基础。而传统的制备三维纳米阵列的方法操作复杂且条件不易控制，所以要得到三维纳米阵列还存在一定的困难。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种形貌可控的形成三维纳米阵列的过程的制备方法，以嵌段共聚物PS-b-P4VP为模板，通过溶剂退火调控结构，最终形成三维纳米阵列的结构，该制备方法反应条件相对温和，制备方法简单。

本发明选用嵌段共聚物PS-b-P4VP为模板，三氯甲烷为溶剂，采用溶剂退火法合成三维纳米阵列结构。

本发明具体技术方案如下：

一种形貌可控的形成三维纳米阵列的过程的制备方法，其特征是包括以下步骤：

（1）将嵌段共聚物PS-b-P4VP溶解在良溶剂中，搅拌一段时间后形成稳定的稀溶液；

（2）将稀溶液置于饱和的氯仿气氛中溶剂退火一段时间，使其自组装，将其置于真空烘箱中过夜挥发溶剂，再经过一段时间的加热形成最终产物。

进一步的，本发明方法所述三维纳米阵列结构，其中中间形貌分别为纳米网状结构，以及纳米线和纳米网混合阵列结构，纳米多孔阵列结构。

进一步的，步骤（1）中，所述嵌段共聚物PS-b-P4VP，其中f_PS=0.64-0.75，f_P4VP=0.25-0.36（其中f为某一链段的体积分数），优选为f_PS=0.72-0.74，f_P4VP=0.26-0.28。

进一步的，步骤（1）中，所述嵌段共聚物在良溶剂中的浓度为0.5 wt%-2 wt%，优选为1 wt%-1.5 wt%。

进一步的，步骤（1）中，搅拌在室温下进行；所述良溶剂为三氯甲烷。

进一步的，步骤（1）中，所述搅拌时间为4 h。

进一步的，步骤（2）中，所述将溶液置于饱和的氯仿气氛,退火条件为室温且密闭环境。