以一种新碳前驱体制备有序介孔碳及其表征

分别采用两亲性三嵌段共聚物F127、P123以及F127/P123复合物为模板剂,线性酚醛树脂/六亚甲基四胺固化物为碳源,利用有机-有机自组装法制备了具有二维六方结构和蠕虫状结构的介孔碳材料。采用FT-IR、XRD、TEM、低温N2吸附/脱附、TG和元素分析等方法表征了介孔碳的结构,研究了不同的模板剂对介孔碳结构的影响。结果表明,以F127为模板剂制备的介孔碳具有规则的二维六方结构,其比表面积、微孔表面积、孔容、孔径和孔壁厚度分别为670m2/g、368m2/g、0.40cm3/g、3.2nm和4.5nm。以P123为模板剂制备的介孔碳具有蠕虫状结构,其比表面积、微孔表面积、孔容和孔径分别为506m2/g、251m2/g、0.27cm3/g和3.0nm。以F127/P123复合物为模板剂制备的介孔碳的孔径相对于单一模板剂有所提高,其比表面积、微孔表面积、孔容和孔壁厚度均随着复合模板剂中F127质量分数的降低而降低。     

块状无裂纹介孔碳的合成和表征

以P123、F127作为模板剂,间苯二酚-甲醛为碳前驱体,利用水热合成技术制备了蠕虫状结构的块状无裂纹介孔碳。采用TG、FT-IR、TEM、N2吸附-脱附和元素分析等方法对介孔碳材料的结构进行了表征,分别研究了模板剂用量、模板剂种类对介孔碳结构的影响。结果表明:以F127和P123为模板剂制备的介孔碳均为蠕虫状结构。模板剂用量增加,介孔碳比表面积、孔径和孔容有所变大,但微孔的比表面积有所下降。模板剂种类不同,比表面积、微孔比表面积、孔容相差不大,但孔径相差较大。     

1,3,5-三甲苯扩孔改性硼掺杂有序介孔炭

以F108为模板剂,1,3,5-三甲苯(TMB)为有机扩孔剂,采用溶剂挥发诱导自组装的方法成功制备出了具有较大孔径、比表面积和有序性高的硼掺杂有序介孔炭。探究了扩孔剂用量对硼掺杂介孔炭结构的影响,并对其电化学性能和扩孔机理进行了分析。结果表明,当扩孔剂与模板剂的用量比为1.5时,所得的介孔炭TMB-1.5的孔径最大(4.2nm),比表面积最高(666m~2/g)。相对于未扩孔改性的介孔炭,孔径和比表面积分别提高了5%和10%。扩孔改性后的硼掺杂介孔炭具有良好的电化学性能,在0.2A/g电流密度下的比电容高达235F/g。     

工业TiOSO4液合成有序介孔TiO2分子筛的研究

以工业TiOSO4液为原料,在复合模板剂十二胺和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的超分子自组装诱导作用下,合成出有序介孔TiO2.通过控制溶液pH值有效调控TiOSO4液的水解缩聚速率,使得水合二氧化钛均匀沉积于复合模板剂形成的胶束上,在脱除模板剂后得到介孔材料.产物采用XRD、粒度分布测试、SEM、TEM、电子衍射及等温N2吸附进行分析表征.研究表明:介孔TiO2具有精细纳米结构,孔道分布窄,平均孔径2.2nm,BET比表面积为135.9m2/g,孔隙率31%,孔容0.17cm3/g;介孔TiO2的孔壁部分晶化为锐钛型,晶粒尺寸为37nm,粒子介于30～80nm间,聚集的粉末颗粒为类球形.     

双模板结构导向剂制备有序介孔炭

以间苯二酚/甲醛制备的酚醛树脂为碳前躯体,三嵌段共聚物F127和P123作为主辅结构导向剂,采用有机-有机自组装的方法制备有序介孔炭(Ordered mesoporous carbons,简称OMCs)。采用X射线衍射仪、透射电镜和N2吸/脱附手段对所制OMCs进行表征,研究了反应时间以及主辅模板剂的比例对介孔孔道结构的影响。结果表明,随着反应时间从24h延长至72 h,介孔炭有序性先增后减;当主辅模板剂F127/P123摩尔比为0.002 7∶0.002 7时,所得介孔炭有序性较好,为P6mm型孔道结构,介孔孔容和比表面积分别为0.59 cm3/g和640.34 m2/g,平均孔径为3.68 nm.     

染料敏化太阳电池新型介孔碳对电极的制备及性能研究

以三嵌段共聚物F127为模板剂制备介孔碳,并用N2吸附和透射电子显微镜对介孔碳样品进行分析.所制备介孔碳材料的孔呈无序蠕虫状,平均孔径为6.8nm,比表面积为400m2/g.用介孔碳作为I(-)/I(-)3氧化还原反应的催化剂制备染料敏化太阳电池对电极,用电化学阻抗谱对介孔碳电极的催化活性进行了分析.介孔碳电极对I(-...     

纳米介孔氧化铝的制备工艺及性能

分别采用碳黑和十六烷基三乙基溴化铵作为模板剂,硝酸铝为前驱体,用溶胶-凝胶法合成介孔氧化铝.通过N2吸附一脱附、TG-DSC等测试手段对样品进行了对比分析表征.考察了两种不同模板剂对其晶体结构、比表面及孔径大小的影响.实验结果表明,相对于十六烷基三甲基溴化铵或碳黑做模板剂,采用十六烷基三甲基溴化铵和碳黑组成的复合模板剂可以合成较大的比表面积、孔径和孔容(分别为370m2/g、6.5nm和1.54cm3/g)的介孔氧化铝,而且具有较窄的孔径分布.     

用稻壳灰为硅源合成有序介孔二氧化硅材料的研究

用稻壳灰为硅源,用十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂,在酸性或碱性条件下均成功地合成了有序介孔SiO2材料MCM-41.利用XRD、N2吸附曲线、SEM、TEM等测试方法分别对稻壳灰及介孔SiO2样品进行了表征.结果表明,稻壳灰为非晶体,呈粒状的多孔结构,其比表面积为250m2/g;在酸性条件下合成的MCM-41具有周期性规则排列的介孔结构,最可几孔径为2.4nm,比表面积为1100m2/g.     

尿素-过氧化氢混合模板法合成介孔二氧化硅

以尿素-过氧化氢为混合模板、正硅酸乙酯为硅源,在酸性条件下,通过溶胶-凝胶过程合成二氧化硅介孔材料。采用煅烧法除去模板剂,用红外光谱、XRD、N2吸附-脱附、HRTEM等分析测试手段对介孔材料的结构和形态进行了表征。结果表明:与以尿素为单一模板相比,采用混合模板剂所合成介孔材料为蠕虫状,孔径分布基本保持不变、比表面积相近(分别为445、431m2/g)、孔径(分别为7.04、8.11nm)和孔体积(分别为0.783、0.874cm3/g)明显增大。     

介孔材料的制备及表征

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,在酸性溶液的条件下,利用模板剂与硅源水解后生成的聚集体之间相互作用,通过分子自组装,萃取除去模板剂而形成蠕虫状的介孔SiO2材料。采用TEM、XRD、N2吸附/脱附和FT—R等测试手段对产物进行了表征。结果表明,合成的介孔固体材料为无定型氧化硅,与煅烧法相比,该介孔固体的孔径较大(7nm以上)、孔壁较厚、孔径分布较窄、BET表面积较大(可达1200m2/g)。     

水热法合成介孔氧化硅材料的结构及表面特性

以十六烷基三甲基溴化氨 (CTMABr)为模板剂 ,利用碱性水热法制备了介孔氧化硅材料 ,并采用小角度XRD、HRTEM、BET和FT IR等测试手段研究了其孔的结构、表面N2 吸附特性和孔径分布情况。结果表明 :碱性水热法制得的介孔氧化硅材料具有规则的六方结构 ,介孔的最可几半径为 1 9mm ,比表面积为 5 42 8m2 / g ,孔容为 0 4 5 6cm3/ g。     

模板剂去除方法对介孔氧化硅纳米球的影响

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,在碱性条件下反应,分别采用煅烧法和酸化乙醇回流萃取法去除氧化硅中的模板剂,获得了直径为100nm分布均匀的六方有序的介孔氧化硅纳米球(MSN)。通过热失重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、小角度X射线衍射(SAXRD)和氮气吸附-脱附对MSN中CTAB的残余量和介孔结构进行了表征。结果表明:煅烧法能够彻底去除模板剂,萃取法只能去除80%左右的模板剂;随着萃取时间的延长和萃取次数的增加,MSN的孔径和孔容有所增加,其中6h回流萃取4次去除模板剂后得到的MSN的比表面积、孔容、孔径最大,分别为944.31m2.g-1、1.89cm3.g-1和2.56nm。     

Mesoporous indium oxide synthesized via a nanocasting route

The synthesis of crystalline mesoporous indium oxide by using a mesoporous carbon (CMK-3) as hard template is described. Transmission electron microscopy (TEM) exhibits the presence of mesoporous structure in our sample and the corresponding wide-angle X-ray diffraction (XRD) pattern confirmed the crystalline wall of sample. N₂ adsorption measurement exhibits the synthesized crystalline mesoporous indium oxide possesses a specific surface area of 39 m²/g and the total pore volume of 0.17 cm³/g, and the corresponding pore size distribution curve reveals the presence of a mesopore of 7.0 nm in maximum. Our work demonstrates that the maintenance of the ordered structure of carbon template is very significant for obtaining high quality replicas via the nanocasting route.     

介孔Zr（HPO4）2的合成及表征

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法配合水热晶化合成了具有短程有序介孔结构的层状化合物Zr(HPO4)2。通过XRD、N2吸附、HRTEM等技术对样品的物相、孔结构和形貌进行了表征,结果表明,按n(CTAB)∶n(Zr)=0.8引入CTAB作为模板剂所合成的前驱体在120℃水热晶化48h,可以得到比表面积为66.9m2/g、孔容为0.11cm3/g、平均孔径为8.1nm的单相Zr(HPO4)2结晶化合物。     

New mesoporous silica/carbon composites by in situ transformation of silica template in carbon/silica nanocomposite

Hard template-based fabrication of mesoporous carbon unavoidably goes through the removal process of the template to generate template-free carbon replica, including troublesome disposal of template waste often accompanied by toxic etchant, which not only increases the fabrication cost of materials but also raises serious environmental concerns. As a novel strategy to overcome such problem, a direct in situ synthesis approach using silica waste in carbon/silica nanocomposite as a silica source and cetyltrimethylammonium bromide as a porogen under basic condition is reported in this study for the generation of a new composite composed of mesoporous MCM-41 silica and hollow carbon capsule. The resultant MCM-41/carbon capsule composite offers a 3-D interconnected multimodal pore system, which discloses a wide pore range of ordered uniform mesopores (ca 2.3?nm) resulting from MCM-41 silica and disordered uniform mesopores (ca 3.8?nm) and macropores (ca 300?nm) from hollow mesoporous carbon, respectively. The composite has a high specific surface area (ca 909?m²/g) and large pore volume (ca 0.73?cm³/g). The in situ transformation approach of silica waste into valuable mesoporous silica is considered as a promising scalable route for efficient new multi-functional composites useful for a wide range of applications such as adsorption of volatile organic compounds and radioactive wastes produced in a nuclear facility.     

膨润土为原料微波辐射法合成高稳定性介孔分子筛

在碱性条件下,以硅酸钠、氯化铝和膨润土为原料,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,用微波辐射法合成高稳定性的介孔分子瓶经XRD、FT-IR、氮气物理吸附、差热分析和TEM等手段进行表征,结果表明可合成出高有序性、具有典型六方介孔结构的介孔分子筛,样品经550℃焙烧3h后,比表面积为576m^2／g,平均孔径为4．83nm,经750℃焙烧3h或在100℃下水热处理12d后仍具有较好的介孔有序性．     

NaY分子筛模板法合成多孔炭材料

采用NaY沸石分子筛作模板,乙酰丙酮为炭前驱体,使用液相浸渍-气相沉积工艺合成了富含微孔和中孔结构的多孔炭材料并对其进行了表征.所合成的多孔炭比表面积1351m2/g,孔容0.892cm3/g,微孔率0.63,孔径分布多在0.8nm～3.0nm之间.     

The size modulation of hollow mesoporous carbon spheres synthesized by a simplified hard template route

Hollow mesoporous carbon spheres (HMCSs) have been prepared by a simplified replication route from a solid silica core/mesoporous silica shell aluminosilicate (SCMS-Al) template, which was synthesized by directly incorporating aluminum species into the mesoporous framework during template synthesis. The size of HMCSs can be tuned between 80 and 470 nm by simply changing the diameters of SCMS-Al. The HMCSs have uniform mesopores with a narrow pore size distribution (3.4-4.1 nm), and high surface area, (890-1150 m²/g) and total pore volumes (0.75-1.15 cm³/g). The techniques of N₂ sorption isotherms, TEM, EDX and SEM were used to characterize the as-synthesized spheres.     

模板炭化法制备沥青基中孔炭材料

以MgO为模板,采用低软化点(27℃)各向同性沥青为炭材料前驱体,采用程序升温一步炭化法制得了系列中孔炭材料。采用乙酸镁和柠檬酸镁为MgO的前驱体,沥青与MgO前驱体按照不同质量比混合,混合比例以得到的MgO为计算基准。采用低温N2吸附测得炭材料的比表面积和孔径分布,采用透射电镜观察炭材料的内部结构特征。结果表明,两种前驱体与沥青混合得到的炭材料比表面积均随MgO/沥青质量比例的增加呈线性增加趋势,柠檬酸镁体系中MgO/沥青质量比为8/2时最高比表面积达到1295m2/g,随MgO/沥青质量比的不同分别在2.5nm和5nm处有集中的孔分布;乙酸镁体系制得的炭最高比表面积也达到1199m2/g,并且在5nm和12nm处有集中的孔分布。