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A Sequential One‐Pot Block Copolymer Synthesis: Toward Mesoporous Carbon Materials for Selective CO$_2$ Adsorption

Schmidt, Björn 1; Heißler, Stefan 2; Nefedov, Alexei 2; Becker, Jakob 1; Geckle, Udo 3; Buchheiser, Simon ORCID iD icon 4; Rhein, Frank ORCID iD icon 4; Chen, Tao; Théato, Patrick ORCID iD icon 1,5; Plank, Martina ORCID iD icon 1,2
1 Institut für Biologische Grenzflächen (IBG), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
5 Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Polymer-derived porous carbon nanomaterials are pivotal for addressing global challenges, particularly in energy storage as well as carbon capture, utilization, and storage (CCUS). Herein, we report a facile one-pot synthetic route to block copolymer (BCP) precursors for mesoporous carbons using a photo-iniferter reversible addition-fragmentation chain transfer (PI-RAFT) polymerization. This scalable approach yields well-defined polyacrylonitrile-block-poly(acrylonitrile-co-n-butyl acrylate) (PAN-b-P(AN-co-BA)) block copolymers with molecular weights up to 286 kg mol$^{−1}$, alongside other common PAN BCPs. The characteristics of the BCPs are confirmed exemplary for PAN$_{209}$-b-P(AN$_{207}$-co-BA$_{149}$)$^{41.2}$ by differential scanning calorimetry, evidenced by two glass transition temperatures (91.5 °C and −13.7 °C) and by atomic force microscopy, which confirmed distinct phase separation of thin films. Also, the robustness of the polymerization was demonstrated by synthesizing multiple sets of BCPs and a numbering-up experiment with 10 samples, showing an average size of 49.8 ± 2.3 kg mol$^{−1}$ with a dispersity Đ of 1.22 ± 0.01. ... mehr


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000197437
Veröffentlicht am 30.09.2026
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS)
Institut für Biologische Grenzflächen (IBG)
Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG)
Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM)
Institut für Technische Chemie und Polymerchemie (ITCP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2026
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1022-1336, 0173-2803, 1521-3927
KITopen-ID: 1000197437
Erschienen in Macromolecular Rapid Communications
Verlag John Wiley and Sons
Seiten e70437
Vorab online veröffentlicht am 20.09.2026
Externe Relationen Siehe auch
Schlagwörter block copolymers, carbon capture, electrospinning, porous carbon membranes, RAFT polymerization
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