Contribution to the study of the formation mechanism of ordered porous carbons from a soft- template method using the copolymer triblock (PEO140PPO39PEO140) and a phenolic resin

Abstract

RESUMEN: Diferentes carbonos porosos foram sintetizados empregando automontagem direta de um surfactante non-iônico (PEO140PPO39PEO140 (Pluronic®), PEO poli(óxido de etileno) e PPO poli(óxido de propileno)) e uma resina fenólica. Segundo experimentos de espalhamento de luz dinâmico (DLS) realizados antes da floculação, a formação de micelas híbridas cobertas (precursores de materiais mesoporosos ordenados) compete com a formação de partículas resol dependendo da concentração do surfactante. Elevada temperatura de síntese aumenta a formação de mesoporosidade. Quando monômeros (ao invés de oligômeros) são usados como precursores de resina, a mesoporosidade também é aumentada. Porém neste caso, a formação de partículas resol também é favorecida. Os materiais obtidos são principalmente microporosos, indicando que polímeros/micelas híbridas surfactantes não são estáveis o suficiente para modelar a formação de carbonos altamente mesoporosos. A interação apropriada entre micelas surfactantes e espécies precursoras de resinas, assim como o grau de polimerização da resina, é crucial para a obtenção de polímeros/micelas híbridas surfactantes que conduzam à formação de carbonos mesoporosos.

ABSTRACT: Different porous carbons were synthesized using direct self-assembly of a nonionic surfactant (PEO140PPO39PEO140, PEO poly(ethylene oxide) and PPO poly(propylene oxide)) and a phenolic resin. According to dynamic light scattering (DLS) experiments realized before the flocculation, the formation of covered hybrid micelles (precursors of ordered mesoporous materials) competes with the formation of resol particles depending on the surfactant concentration. High synthesis temperature increases the formation of mesoporosity. When monomers (instead of oligomers) are used as resin precursors, the mesoporosity is also enhanced. However in this case, the formation of resol particles is also favored. The obtained materials are mainly microporous, indicating that the formed polymer/surfactant hybrid micelles are not stable enough to template the formation of highly mesoporous carbons. Appropriate interaction between the surfactant micelles and resin precursor species, as well as the polymerization degree of the resin, is crucial for obtaining polymer/ surfactant hybrid micelles that conduce to mesoporous carbons.