有序介孔碳材料的制备及应用

有序介孔碳材料因具有较高的比表面积、均匀的孔径分布、有序的孔道结构排列等特性,成为催化、吸附、分离和电化学等领域的研究及应用热点。这里主要介绍了有序介孔碳的两种主要制备方法硬模板法和软模板法,以及其在催化、吸附及电化学等领域中的应用。     

有序介孔材料的合成及应用

自从1992年Mobil公司的研究人员选用烷基季铵盐阳离子表面活性剂作为模板剂,首次合成了介孔氧化硅分子筛M41S系列以来,中孔SiO2纳米粒子(MSNs)始终吸引研究人员,因为介孔材料具有大比表面积、高孔道规整度和孔径分布范围集中等优点,而且具有优良的结构可设计性。结合国内外研究成果,主要介绍了介孔SiO2材料的不同合成方法,如溶胶-凝胶法、微波辅助技术、化学蚀刻技术和模板法等,并简单介绍了其应用,对其未来的发展前景进行了展望。     

利用线性酚醛树脂制备有序介孔碳

三嵌段共聚物F127为模板剂,线性酚醛树脂为碳前驱体,采用溶剂挥发诱导有机-有机自组装法(EI-SA)制备了具有二维六方结构的有序介孔碳.利用FT-IR、XRD、TEM、N2吸附/脱附等方法对有序介孔碳的结构进行了表征,研究了不同焙烧温度和模板剂用量对有序介孔碳结构的影响.结果表明,当模板剂的用量一定时,有序介孔碳的孔径、孔容和孔壁厚度都随着焙烧温度的升高而降低,但比表面积却随着微孔含量的增加而增大.随着模板剂用量的增加,介孔碳的有序性降低.有序介孔碳PF-2-500的比表面积、孔径、孔容、孔壁厚度和微孔比表面积比分别为583.82m2/g、3.05nm、0.31cm3/g、3.40nm和36     

有序介孔碳材料的表面改性及电化学性能研究

选用HNO3对有序介孔碳材料进行表面改性。通过红外光谱、氮气吸-脱附等测试手段对介孔碳(OMC)和硝酸改性介孔碳(OMC-H)的结构进行表征。采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等测试比较OMC和OMC-H的电化学性能。结果表明,改性后OMC-H的孔结构发生了变化,OMC的介孔孔径增大,比表面积和孔体积减小。同时,改性也改善了超级电容器的电化学性能。OMC-H单电极在1 m V/s的比电容为262 F/g,高于OMC单电极的比电容(205 F/g)。改性后OMC-H电容器的电荷转移阻抗明显减小。OMC-H电容器欧姆电压降明显小于OMC,表明硝酸改性后介孔碳电极的等效串联内阻减小。改性后OMCH电容器充放电1 500次以后,比电容趋于稳定在58F/g,相比改性前OMC电容器的49 F/g有明显的增加。     

有序介孔有机硅杂化材料的制备研究

分别采用两种不同的模板剂在不同的酸碱条件下成功地制备出有序介孔有机硅杂化材料,通过X射线衍射图谱、热失重分析和透射电子显微镜对制备的材料进行了表征,结果表明以嵌段共聚物和阳离子表面活性剂为模板剂均能成功制备出有序的介孔材料,而且所制得的材料具有优良的热稳定性,不同的有机官能团的引入大大地丰富了介孔材料的种类和用途.     

笼型有序二氧化硅介孔材料的制备

通过锻烧法除去结构导向剂制备笼型有序介孔二氧化硅,采用SEM、TEM／HRTEM等表征手段对各种材料进行了表征,说明水热晶化温度对材料的介观形貌影响起决定性作用,而水热晶化温度在150℃时所得介孔材料Si-150结构规则排列的笼型介孔孔道是一种理想的纳米反应环境。用透射电镜的表征手段证明了该种材料为三维笼型结构。     

介孔泡沫及手性介孔材料的制备与应用

介孔泡沫材料具有超大介孔、开放式孔结构、孔径可调等特点,在催化剂载体、酶固定等领域具有明显的优势.手性介孔材料除了具有常规介孔材料的特点外还具有手性,因此在立体化学领域具有潜在的研究与应用价值.综述了介孔泡沫材料以及手性介孔材料的合成与应用.     

有序介孔材料的合成及机理

有序介孔材料作为一种新型的纳米结构材料，近年来已成为跨学科的国际研究热点之一。综述了有序介孔材料的合成及其机理，指出有序介孔材料在分离、催化、纳米技术等领域的潜在应用价值。     

有序介孔硅/碳复合结构负极材料的制备与电化学性能研究

以SBA-15( SiO₂)有序介孔模板为前驱体, 通过镁热还原和碳包覆修饰路线, 制备出二维定向组装的束捆状有序介孔覆碳纳米组织(OMP-Si/C), 并细致研究了SBA-15的镁热还原过程, 对OMP-Si/C复合结构进行电化学性能测试。经XRD测试分析发现: 镁热还原过程中存在Mg₂Si中间相反应路径, 基于此提出反应温度-时间(T-t)相转变图; DSC/TG表明, Mg相通过反应-熔化协调联动作用, 在低于熔点(648℃)时熔化, 且发生液/固反应。从FE-SEM观察到SBA-15柱状单元被装配成类藕根链束捆状Si有序介孔组织, 并基于镁液微涡流场卷吸作用机理解释了该二维定向组装过程。所得致密纳米组织能有效抵消充放电过程中Si相的固有体积变化, 从而表现出优异的循环稳定性能和倍率性能。     

有序介孔TiO_2的制备及应用进展

有序介孔二氧化钛(TiO_2)具有高比表面积、孔径连续可调、好的生物相容性等物理化学性质,使其在催化、锂离子电池、保洁除菌、药物载体等领域有广阔的应用前景。对有序介孔TiO_2的合成方法即溶胶-凝胶法、水热法、模板法、Ostwald Ripening法进行了详细介绍,讨论了不同反应条件对合成有序介孔TiO_2形貌的影响。模板剂、钛源用量对TiO_2形貌的影响;反应时间对催化性能的影响;焙烧温度对介孔结构的影响。对有序介孔TiO_2在光解水制氢、保洁除菌、电极、薄层方面的应用进行了详细的阐述,并对TiO_2的应用前景进行了展望。     

聚丙烯腈基介孔碳材料的制备与应用研究进展

介孔碳材料不仅具有高比表面积和大孔径,还具有表面疏水性、良好的水热稳定性及优异的导电性等特点,在催化、电化学等诸多领域具有广阔的应用前景,成为国内外研究的热点之一。文中主要综述了近年来利用聚丙烯腈制备介孔碳材料的研究进展,并简要阐述了不同形貌的聚丙烯腈基介孔碳材料的制备方法及在催化剂载体、超级电容器、燃料电池等领域的具...     

介孔材料制备及研究进展

介孔材料是一类孔径分布在1．5～50nm之间的多孔材料，具有比表面积大，孔隙率高，孔径分布窄，孔排布有序的特点，在催化、分离等领域具有广阔的应用前景。综述了介孔材料近些年在制备、应用、机理等方面的最新进展与前景展望。     

三维有序大孔材料的制备及应用

主要介绍了胶晶模板法制备三维有序大孔材料(3DOM),详细阐述了单分散微球的合成、胶晶模板的排列、前驱物的填充以及胶晶模板的去除,同时还归纳了3DOM材料在催化剂载体、过滤及分离材料、光子晶体和光学传感器等方面的应用,并指出了目前急需要解决的问题.     

基于柠檬酸铁的介孔碳材料的制备及电化学研究

以柠檬酸铁为原料,采用直接碳化法,制备出介孔碳材料。通过SEM和TEM对其形貌进行分析,发现样品具有大量的孔道结构。N2吸附测试表明,所制备介孔碳MCs-800的比表面积高达1 918m2/g。采用TG技术研究了柠檬酸铁在氮气气氛中的热解过程。并用循环伏安法和恒电流充放电法进行电化学测试。测试表明,以柠檬酸铁为原料碳化所得的介孔碳的循环伏安图形接近矩形,在恒电流充放电过程中发现样品在不同的电流密度下均呈现出较规则的三角形,且阳极和阴极过程基本对称,表明样品具有良好的电化学稳定性和可逆性。     

有序介孔材料的合成及表征方法

由于介孔材料在化学工业，信息通讯，生物技术，环境能源等领域具有种种潜在的用途，近年来倍受关注，总结了多种有序介孔材料合成与制备的研究，影响因素及常用的表征方法。     

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)。     

碳球/有序介孔碳复合涂层的制备及其防护性能

以可溶性酚醛树脂为碳前驱体,三嵌段共聚物F127为模板剂,碳球为填充相,经旋涂及溶剂蒸发诱导自组装,在不锈钢基体上构筑了具有高疏水性的碳球/有序介孔碳微纳米复合涂层.进一步利用PT-FE进行表面氯化修饰,获得了超疏水性能,润湿角达142°.扫描电子显微镜显示该复合涂层具有微米级褶皱/纳米级介孔孔道的复合结构.在模拟的海...     

基于低聚酰亚胺含氮介孔碳材料的制备

以低聚酰亚胺为氮源前驱体、交联酚醛树脂为碳源、嵌段共聚物为软模板剂,通过相分离自组装、交联和高温锻烧处理制备了新型高规整含氮介孔碳材料,并用FT-IR、SEM、TEM、热重分析和小角X光散射等测试方法表征介孔碳材料的组成与结构.结果表明,处理温度达350℃时嵌段共聚物模板可被成功移除,进而形成多孔结构;温度达600℃时体系完全碳化,可得到高规整的多孔含氮碳材料.通过调节体系中氮源、碳源及模板剂的相对比例可实现形貌由立方结构向柱状和层状结构的过渡,进而实现对含氮介孔材料形貌的有效调控.     

有序介孔SiO_2分子筛的制备研究

介孔分子筛材料以其优异的物理化学性能被广泛应用于吸附分离、精细化工、化学催化、石油化工等领域。采用正交实验方法研究有序介孔SiO2的制备工艺,在CTAB与Si比值为0.14,晶化时间48h,晶化温度100℃,焙烧温度600℃条件下最终制得平均孔径为3.80nm,平均比表面积为962.78m2/g,总孔容为0.92cm3/g的有序介孔SiO2。该方法工艺简单、设备要求低、生产周期短,可应用于大规模的工业生产。     

用软模板法制备有序介孔炭材料过程的研究

采用软模板法合成有序介孔炭材料,并通过热重分析、低温氮吸附-脱附测量、小角XRD、透射电镜和傅里叶变换红外光谱等分析表征手段,分别考察了有机模板剂脱除和炭化过程对生成有序介孔炭结构和性能的影响。研究结果表明,在N2气氛下350℃焙烧5h可有效脱除有机模板剂,获得具有有序介孔结构的炭材料前驱体;该材料在500~800℃炭化后可生成有序介孔炭材料,其孔径分布变化不大,但比表面积和孔容有较大程度提高,提高部分主要集中分布在微孔区,最佳炭化温度为600℃。