近日，复旦大学赵东元院士和内蒙古大学赵再望教授在国际化学类顶级期刊Journal of the American Chemical Society上发表了题为“Asymmetric Monolayer Mesoporous Nanosheets of Orderly Arranged Semi-Opened Pores via a Dual-Emulsions Directed Micelle Assembly”的研究型论文。单位名称复旦大学，内蒙古大学，博士生陈瀚星为第一作者，赵东元院士和赵再望研究员为通讯作者。

该研究报道了一种双乳液定向胶束组装策略。在前期工作的“单胶束”工作基础上（Advanced Materials, 2021, 33, 210082；Science Advances, 2022, 8, 19；J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 11767），利用双乳液定向胶束组装方法，首次合成了一种新型、非对称的超薄单层介孔纳米片。在这种不对称的二维结构中，许多“U型”半开放的介孔基元（直径约20 nm，开口尺寸约24 nm）有序地排列在一个平面上，使得介孔纳米片（尺寸为几微米）在其两侧表现为典型的表面各向异性。同时，在每3个半开放的“U型”介孔之间，也存在着三角形空隙（尺寸为4.0～5.0 nm），使得纳米片之间相互贯通。结果表明，该类非对称介孔的纳米片展现出高的乳液分离效率（>98%）和循环稳定性。

通过双乳液定向胶束组装策略，二维不对称单层介孔有机硅纳米片和具有半开放“U型”介孔的微胶囊的形成过程的示意图

合成中，首先形成三甲苯(TMB)的大球形乳液（尺寸为5~10 μm）。同时，形成了具有小TMB乳液（尺寸~25nm）溶胀的CTAB单胶束。在该合成中，具有丰富乙烷桥连基团的有机硅低聚物在溶胀的CTAB单胶束上良好成核并生长，产生CTAB/有机硅复合胶束。这种用于胶束溶胀的小乳液是该合成体系的第一类乳液。然后，复合胶束在上述大的球形TMB乳液表面有序排列成单层复合胶束。这个大的球形乳液是文章提到的第二类乳液。然后，有机硅复合胶束沿着靠近大乳液的一侧破裂，形成“U型”CTAB/有机硅单体。在去除CTAB和TMB后，即可形成具有典型非对称结构的、单层介孔纳米片。此外，通过简单的超声降低乳化尺寸（~500nm），还可以获得超薄单层结构、具有不对称介孔的有机硅微囊泡。

“U型”介孔组装制备的非对称单层介孔纳米片

本文亮点

·在宏观形貌上，首次获得两侧表面非对称性质的、单层的、超薄介孔纳米片

·在结构调控上，可实现具有单层介孔的、二维纳米片和三维囊泡构型

·组装基元上，首次实现了一半开放一半封闭的“U型”介孔组装单元的可控组装。

·方法创新上，双乳液法既能稳定胶束，也同时实现了对材料形貌、孔构型的操控。

·在性质上，表现出超高的比表面积（714 m² g⁻¹）和良好的亲脂性

研究团队将一半开放、一半封闭的“U型”介孔基元，在双乳液的辅助下，首次成功构筑了，一种有序的、表面非对称的、单层超薄二维介孔纳米片。并通过进一步对乳液大小的调节，实现了对这类由非对称介孔基元、构建的介孔超材料的构型，进行了精准控制。本文的设计为未来创制和应用新型功能性、非对称介孔材料提供了全新的思路和参考。

论文链接

Hanxing Chen, Chin-Te Hung, Wei Zhang, Li Xu, Pengfei Zhang, Wei Li, Zaiwang Zhao*, Dongyuan Zhao*. Asymmetric Monolayer Mesoporous Nanosheets of Orderly Arranged Semi-Opened Pores via a Dual-Emulsions Directed Micelle Assembly, Journal of the American Chemical Society, 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c09927