脲醛树脂为碳源制备介孔碳/二氧化硅及碳化温度的影响

以低聚脲醛树脂为有机碳源前驱体、正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源、表面活性剂F127为模板剂,采用溶剂蒸发诱导自组装(EISA)合成有序介孔碳/二氧化硅杂化材料,研究了碳化温度对于介孔碳/二氧化硅杂化材料比表面积、孔径大小及分布的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸/脱附等对制备样品进行了表征。结果表明,随着碳化温度的升高,各样品的晶面间距缩小,孔径数值也逐渐变小。碳化温度为850℃时,所得介孔碳/二氧化硅杂化材料孔径较小且孔径尺寸分布较集中。     

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361.18m2/g,而有序介孔碳PF-1-500的比表面积、孔径和孔容相对于PF-2-500有所提高,分别为647.79m2/g、3.44nm和0.41cm3/g,但微孔比表面积和孔壁厚度分别降低为309.46m2/g和3.35nm。     

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。     

简易合成不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭

以SBA-15介孔硅为模板,硼酸为扩孔剂,调控合成出不同孔径尺寸的半石墨化有序介孔炭.采用X射线衍射仪(XRD)、氮气吸附、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG),以及拉曼(Raman)光谱等手段对样品的成分、结构和形貌进行了分析.结果表明:通过合成过程添加硼酸的方法可以实现对介孔炭材料的孔径在3nm～7nm范围内精确调控,而且合成的介孔炭材料具有半石墨化的墙壁结构.该方法简单易行,对介孔炭材料的孔结构调控合成具有很好的应用价值.     

十八烷基三甲基溴化铵为模板合成有序介孔氧化硅及其表征

利用表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(STAB)为模板、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、盐酸为催化剂,在较低的表面活性剂浓度下(小于4%)合成了介孔氧化硅,并研究了不同的反应条件对介孔结构及有序度的影响。在热乙醇萃取或者高温煅烧除去模板剂之后,利用红外(IR)、X射线电子衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及N2的吸附-脱附曲线对合成的介孔材料进行了表征。结果表明,合成的介孔氧化硅具有MCM-41型有序的孔道结构、大的孔体积(不小于1cm3/g)和BET比表面积(不小于1400m2/g),孔径均一且分布较窄。     

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。     

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。     

多孔硅/碳复合负极材料的制备及电化学性能

以介孔二氧化硅SBA-15为硅源, 采用镁热还原法和化学气相沉积(CVD)法合成了具有莲藕状结构的多孔硅/碳复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸脱附法研究了原料配比, 混压方式以及反应温度对多孔硅物相组成和结构形貌的影响。多孔硅的最佳合成条件为: 镁粉过量20wt%, 原料经球磨混合均匀后直接在750℃下高温反应4 h。对多孔硅及多孔硅/碳材料进行了电化学性能测试, 在0.5 A/g电流密度下循环70次后仍保持1633.1 mAh/g的可逆容量, 并且在8 A/g下容量达到580.1 mAh/g, 表现出优异的循环稳定性以及倍率性能。     

蓬松球形碳纳米颗粒的合成及其表征

以沸点为50℃的全氟碳为碳源,金属钠为还原剂,采用溶剂热的方法,在400℃时合成了蓬松的球形碳纳米颗粒,产率高达90%。结果表明,Na在全氟碳分解成碳的过程中起关键作用,而反应温度起到控制碳颗粒大小的作用;氮气吸附脱附结果表明,400℃时合成碳纳米颗粒为介孔材料的特征吸附脱附等温线,比表面积为51.8m2/g,孔径主要集中在4.5～45nm。     

介孔泡沫对芥子气降解酶DhaA的吸附研究

以聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物(P123)为模板剂, 1,3,5-三甲苯(TMB)为扩孔剂, 正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 采用水热合成法制备了三维连通笼状介孔泡沫(MCF)。N₂吸脱附等温实验发现MCF最大孔径尺寸17.3 nm, 窗口尺寸8.2 nm, 比表面积770.3 m²/g, 孔容可达2.3 cm³/g。以MCF为载体, 考察了MCF对芥子气降解酶DhaA的吸附作用, 发现pH为6.5时, DhaA在MCF上的饱和吸附量最大, 吸附动力学满足Elovich动力学模型, DhaA在MCF孔道中的内扩散过程是吸附的限速步骤, 吸附等温线符合Sips模型。MCF吸附后DhaA的活性和构象均发生明显改变, DhaA酶活残留12.4%, 本征荧光光谱发生红移。研究结果表明：大孔径、大孔容和三维笼状孔道等结构特征使MCF有利于吸附DhaA, 静电排斥作用影响吸附过程, DhaA构象改变是造成DhaA催化活性降低的主要因素。     

引发剂用量对SBA-15孔道内甲基丙烯酸甲酯溶液聚合的影响

利用介孔分子筛SBA-15的介孔孔道结构,通过调节引发剂过氧化苯甲酰的用量,在其内部进行了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的原位溶液聚合反应,利用X射线衍射、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱、凝胶渗透色谱、热重、差示扫描量热等测试手段对所得复合材料及孔道内的聚合物进行研究。结果表明,聚合后,复合材料的比表面积、孔径、孔容降低,但仍保持介孔结构;孔道内聚合物相对分子质量是常规溶液聚合的几十倍,随着引发剂用量的增加,孔道内部聚合的PMMA含量增加,相对分子质量下降,相对分子质量分布变宽,热稳定性提高,玻璃化转变温度降低。     

鼠李糖脂碳吸附剂的制备及其吸附性能的研究

以蔗糖和硅酸钠分别作为碳、硅凝胶的前驱体, 经溶胶-凝胶反应形成硅凝胶和蔗糖聚合物的混合网络结构, 高温炭化后将二氧化硅刻蚀去除, 制备了一种以中孔径为主的多孔碳材料, 其孔径可以通过反应条件的改变控制在8~25nm范围内, 经过扫描电子显微镜的观察以及低温氮气吸附等温线分析发现, 在蔗糖/硅摩尔比为0.33、溶胶pH值为3、凝胶温度为80℃、炭化温度为850℃时, 所制得的中孔碳BET表面积为597.63 m²/g、孔容及中孔率好, 对鼠李糖脂有良好的吸附性.     

酸对合成二氧化钛介孔材料的影响

以硫酸和乙酸为酸度调节试剂,采用Sol-Gel过程和水热处理结合,在没有添加任何表面活性剂作模板剂的条件下,通过钛酸丁酯（TBOT）在酸性体系中的控制水解和自组装制备TiO₂介孔材料.产物采用XRD、N₂吸附-脱附等温线、TG-DSC进行分析表征.通过选择酸的种类和控制酸的浓度,添加配位抑制剂TEA减缓Ti的水解速率,可合成介孔纯TiO₂材料.使用硫酸（H₂SO₄∶TBOT＝1∶1,摩尔比）和TEA制备出比表面积为176m²/g,孔容为0.222cm³/g,平均孔径约5nm,孔径分布窄,热稳定性较好的TiO₂介孔材料.     

酚醛树脂基整体式多级孔炭制备及孔结构调控

采用Stber法,以间苯二酚、甲醛为原料,HCl为催化剂,乙醇和水为混合溶剂,制备了具有纳微米结构整体式间苯二酚甲醛树脂,以之为前驱体,在Ar气氛中,经900℃炭化2 h,制备了整体式微孔-介孔-大孔多级孔炭.采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及N_2气等温吸-脱附实验,对多级孔炭及其前驱体组成、形貌和孔结构进行了表征.结果表明:通过简单调控间苯二酚和甲醛用量、醇水比可制备比表面高达626 m~2/g整体式多级孔炭,实现了酚醛树脂裂解炭在形貌和孔径分布可调(在微孔、介孔和大孔范围内);随着间苯二酚和甲醛用量增加,裂解炭孔径在大孔区域分布强度降低;随着醇水比增大,酚醛树脂裂解碳微球粒径增大,裂解炭由离散相微球逐渐转变为连续相;通过增大醇水比,可有效增强酚醛树脂交联密度,降低酚醛树脂裂解炭孔径在微孔范围分布强度.     

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。     

酚醛基非支撑介孔炭膜的软模板法制备与表征

以酚醛树脂为碳前驱体,两亲嵌段共聚物F127为软模板,在碱-酸体系条件下合成非支撑介孔炭膜。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气吸附-脱附和气体分离测试对炭膜的形貌、孔结构以及气体分离性能进行了测试和表征。结果表明,通过改变软模板剂F127的用量和炭化温度可以实现对炭膜孔结构的控制制备。随着F127与苯酚质量比的增大,炭膜的比表面积、总孔容以及平均孔径呈先增大后减小的趋势;在质量比为1.06时,比表面积达467 m2/g,介孔率为31.3%。随炭化温度由600℃升高至800℃时,炭膜的孔结构由无规则的蠕虫状孔结构转变成丰富的二维六方孔道结构。炭膜厚度约300μm,对CO2和N2具有良好的分离性能,CO2/N2分离系数可达2.53。     

一种松香基双季铵盐和CTAB共混模板介孔SiO2的制备

以一种松香基双季铵盐和CTAB为共混模板,正硅酸乙酯为硅源,通过调节两种表面活性剂的不同用量,在碱性条件下水解制备了SiA、SiB、SiC、SiD4种SiO2材料。采用TGA确定煅烧温度为550℃;SEM照片分析可知SiC、SiD的微观形貌优于SiA、SiB,且为分散均匀的球形颗粒,无团聚;TEM照片分析可知,SiC、SiD为具有介孔结构的球形颗粒;FT-IR确证了SiC、SiD煅烧前后的基本结构;经氮气吸附-脱附实验分析,结果表明,SiC、SiD的孔径主要集中在3.8nm处,比表面积和累积孔体积分别为685.29m2/g、1.22cm3/g和609.73m2/g、0.93cm3/g。     

载铁有序介孔碳材料的合成及对对氯酚的吸附性能

以酚醛树脂为碳源,F127为模板剂,硝酸铁为铁源,采用软模板路线,一步合成了载铁有序介孔碳(Fe/OMC)复合材料。采用XRD、N2吸附、TEM手段对材料的结构进行了表征,结果表明Fe/OMC复合材料具有高度有序的二维六方介孔结构,孔径均一。在此基础上,比较了未载铁介孔碳(OMC)与Fe/OMC对对氯酚的吸附性能。在初始浓度为1.20×10-4,吸附剂用量为0.5g/L的条件下,OMC对对氯酚的去除率为46.6%,Fe/OMC对对氯酚的去除率94.6%,去除率约为OMC的2倍。采用Langmuir等温吸附线对吸附结果进行拟合。结果表明两种材料对氯酚的吸附行为均能较好地拟合Langmuir方程,OMC材料对4-CP的饱和吸附量为82mg/g,Fe/OMC材料对4-CP的饱和吸附量为284mg/g,Fe/OMC材料的饱和吸附容量约为OMC的3倍。     

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(-...     

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.