有序介孔碳材料的模板化构筑及水处理应用研究

介孔碳材料是指孔径介于2 nm-50 nm的一类多孔碳材料。有序介孔碳材料，具有比表面积高、孔道结构规则有序、孔径分布狭窄、孔径大小可调控、表面易于修饰等结构特点和高机械强度、强吸附能力、化学惰性等性能特点，在诸多领域得到了广泛应用，特别是其作为新型吸附剂在水处理领域具有广阔的发展前景。有序介孔炭材料的制备方法主要有硬模板法和软模板法。模板和碳源的选择是控制有序介孔碳材料结构和性能的关键因素。本文从有序介孔硅、天然矿物、MOFs材料、嵌段共聚物等不同模板的角度对有序介孔碳、多级有序微/介孔碳、多级有序大/介孔碳的制备方法进行综述，并对有序介孔碳材料在水处理领域的应用进行简单介绍。     

软模板法合成有序介孔炭的模板剂研究进展

本文较为详尽地介绍了软模板法合成有序介孔炭材料过程中常用到的几种模板剂,包括两性表面活性剂、嵌段共聚物等,其中嵌段共聚物又可进一步划分为二嵌段共聚物和三嵌段共聚物.并简要介绍了合成介孔炭时采用的反应路线以及产物的结构特征.比较了不同模板剂在合成过程中的优缺点,并展望了其未来发展前景.     

酚醛树脂对介孔碳孔结构及有序性的影响

以酚醛树脂为碳前体,三嵌段聚合物F127作为模板剂,采用溶剂挥发自组装法制备了有序介孔碳材料。采用凝胶渗透色谱测定了不同合成温度酚醛树脂的分子量;使用X射线衍射、透射电镜和N2吸/脱附等手段对有序介孔碳进行了表征。研究了合成酚醛树脂的温度对介孔碳孔径分布及有序性的影响。结果表明,随着合成酚醛树脂的温度从75℃升到95℃,介孔碳的有序性先增后减:酚醛树脂的合成温度为85℃时,所得介孔碳有较好的有序性,介孔孔容和比表面积分别为0.115cm3/g和127m2/g,平均孔径为3.41nm。     

介孔沸石合成方法的研究进展

系统地总结了介孔沸石的合成方法,包括对合成的沸石分子筛的后处理、硬模板法和软模板法;并就制备方法和产品结构的特点进行了评述。后处理法包括对沸石分子筛的脱铝处理、脱硅处理及热处理;硬模板主要包括碳纳米粒子、介孔碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维、碳气凝胶、有序介孔碳、胶体复制碳、无机纳米粒子等;软模板主要包括高分子聚合物和有机硅烷模板剂。     

软模板法合成有序介孔材料的研究进展

有序介孔材料具有高度有序的孔道结构,较高的比表面积和较多活性位,已经广泛应用于气体吸附、催化剂和功能材料等领域。本文系统评述了软模板法制备有序介孔材料的合成路线及其组装机理,并对课题组采用软模板法组装介孔氧化钛粒子的机理进行了分析。     

简易模板法制备有序介孔碳及其表征

目前制备有序介孔碳的方法工艺复杂、繁琐耗时,为了简化其制备工艺,缩短实验流程,本文提出一种不需要添加额外溶剂直接制备有序介孔碳的方法。以三嵌段共聚物F127为模板剂,自制低分子量酚醛树脂为碳前体,制备了具有二维六方结构的介孔碳。采用红外光谱对酚醛树脂和F127进行表征,研究了两者之间的作用力;采用X射线衍射、透射电镜和N2吸附/脱附等手段对介孔碳结构进行表征,研究了酚醛树脂的合成温度和模板剂用量对介孔碳结构的影响。结果表明酚醛树脂合成温度为70℃,F127：PF=1时,得到的介孔碳比表面积、孔容和孔径分别为490m2/g、0.41cm3/g和4.15nm。     

有序介孔炭的研究进展

综述了以硬模板法、软模板法和混合模板法合成有序介孔炭的研究进展。对上述三种制备有序介孔炭的方法和原理进行了的简单介绍,指出各种方法在制备有序介孔炭时存在的长处与不足。讨论了采用不同模板剂和炭前躯体对所制备的有序介孔炭的结构、孔径大小、孔径分布及物理化学性能的影响,指出在制备有序介孔炭的过程中,主要问题是选择一种与模板剂可产生较强相互作用的炭前躯体并控制炭前躯体与模板之间的摩尔比率。最后对有序介孔炭的潜在应用和发展方向进行了展望。     

介孔材料的制备及应用研究

近年来,有序介孔材料由于其特有的结构和性质得到了国内外研究者的广泛关注.本文综述了有序介孔材料的制备方法和研究进展,主要包括模板法和溶剂挥发诱导自组装法.详细介绍了硅基、锡基、铝基、钛基、碳基介孔材料的研究现状、特性、以及在催化、生物医药、环境保护等方面的应用进展,指出了存在的问题和研究方向.     

硼掺杂石墨烯基介孔碳的制备及性能EI北大核心CSCD

以酚醛树脂为碳前驱体,硼酸为硼源,三嵌段共聚物F127为软模板,氧化石墨烯为改性剂,通过溶剂挥发诱导自组装法制备了硼掺杂介孔碳(BMCs)以及硼掺杂石墨烯基介孔碳材料复合材料(BMC/GOs)。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪等研究硼掺杂及氧化石墨烯复合对介孔碳结构的影响,利用电化学工作站研究硼掺杂及氧化石墨烯复合对介孔碳性能的影响。测试结果表明,所制备的复合材料BMC/GO-40(氧化石墨烯悬浮液质量为40 mg)的比表面积为462.5 m^(2)/g,平均孔径为5.52 nm。硼元素以BC_(3)键和BCO_(2)/BC_(2)O键的形式存在于介孔碳中。电化学测试表明,通过适量硼掺杂以及调整氧化石墨烯复合量可获得最大比电容。在电流密度为0.5 A/g,样品BMC/GO-40容量达167 F/g。     

有序介孔SnO2-聚合物复合材料的合成与表征

以水合四氯化锡为锡源,酚醛树脂为碳源,三嵌段共聚物F127为结构导向剂,通过溶剂挥发诱导自组装技术一步法合成有序介孔SnO2-聚合物复合材料.XRD、TEM和氮气吸附等温线等表征结果表明介孔SnO2-聚合物复合材料具有有序的二维六方结构,高比表面积(310～530m2/g),大孔容(0.28～0.47 cm3/g)和均...     

介孔碳微球的合成及其应用研究进展

目前,介孔碳微球的合成主要有硬模板和软模板两种方法。硬模板是将碳前驱体通过溶剂挥发填充到已合成的球形介孔材料(硬模板)中,然后热处理掉硬模板得到介孔碳微球;软模板则是以三嵌段共聚物F127做为模板剂,酚醛树脂作为碳源在水热条件下制备出介孔碳微球。介孔碳微球在超级电容、锂离子电池、气体储存、生物医药等领域获得广泛应用,然而在摩擦润滑领域的研究却未见报道。结合本课题组的前期研究提出了其在摩擦领域的研究思路并展望了其应用前景。     

Templating synthesis of ordered mesoporous carbon particles

This research reports the synthesis of spherical ordered mesoporous carbon particles using mesoporous silica particles as a template. The silica particles with ordered cubic and lamellar mesostructures were synthesized from an aerosol-assisted self-assembly process using block copolymer surfactants as the structural directing agent. Infiltrating the pores of the silica particles with a sucrose solution followed by carbonization, and silica removal results in mesoporous carbon particles with replicated mesostructures. The particles were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), and nitrogen sorption techniques.     

Macro–mesoporous silicas complex and the carbon replica

Novel macroporous silicas with ordered mesoporous wall structures (15 nm in pore size) have been synthesized by finely balancing the emulsification of the oil phase with the self-assembly of the amphiphilic block copolymers. The nanocasting method was used to produce hierarchically ordered macro–mesoporous carbon materials. These porous materials have potential applications in catalysis, sorption, separation, etc.     

模板法制备介孔TiO2的研究进展

介绍了采用软模板法和硬模板法制备介孔TiO 2的方法及其优缺点。软模板法和硬模板法制备介孔TiO 2的原理都是先将钛前驱体与模板进行组装,再通过焙烧等方式去除模板得到介孔结构。二者之间的区别在于所使用的模板不同,软模板容易得到,种类较多且方法简单,但不易控制介孔的结构;硬模板虽然种类较少,但胜在可以控制介孔的结构和性能。     

酚醛树脂基高度有序介孔炭材料的合成及其电容性

以碱性条件下制备出的A阶酚醛树脂为炭前驱体,三元嵌段共聚物P123及F127为介孔模板剂,采用乙醇溶剂蒸发诱导自组装与程序升温策略,制备出高度有序、比表面积达550.12 m2/g、孔容为0.385 4 cm3/g、平均孔径为3.97 nm的酚醛树脂基有序介孔炭材料。利用小角X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、物理吸附及电化学性能测试等技术,研究了不同合成条件下得到的有序介孔炭材料的结构和电化学性能。结果表明,在6 mol/L KOH电解质溶液的三电极体系中,该优化有序介孔炭材料在1 A/g的电流密度下比电容可达146.5 F/g。     

Fabrication of three-dimensional ordered macroporous/mesoporous magnesium oxide for efficient cadmium removal

Cadmium (Cd) is a hazardous heavy metal, that poses a serious threat to human health. Magnesium oxide has shown excellent adsorption performance for the removal of Cd(II) from contaminated wastewater. Herein, three-dimensional ordered macroporous/mesoporous MgO (3DOM/m MgO) was synthesized by a double template method using amphiphilic triblock copolymer Pluronic F127 as the soft template and polystyrene colloidal crystal as the hard template. Compared with three-dimensional ordered macroporous MgO (3DOM MgO), 3DOM/m MgO exhibited a macro/mesoporous structure with a larger specific surface area (96.94 m²/g). The maximum adsorption capacity of 3DOM/m MgO reached 2933 mg/g for the removal of Cd(II) removal from an aqueous solution. BET and XPS analyses results revealed that the enhanced Cd(II) adsorption capacity of 3DOM/m MgO was attributed to its large specific surface area and the complexing ability of its hydroxy groups. The adsorption performance of 3DOM/m MgO was investigated by batch adsorption experiments, including adsorption isotherms and adsorption kinetics. 3DOM/m MgO completely removed 100 mg/L Cd(II), with a removal efficiency ≥99.9%. The adsorption behavior followed the pseudo-second-order kinetic model and Langmuir isotherm model, which revealed that the adsorption of Cd(II) on 3DOM/m MgO proceeded via homogeneous chemisorption. Due to its advantages of controllability and excellent adsorption performance, 3DOM/m MgO is a promising adsorbent for the removal of Cd(II) from polluted water.