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。     

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。     

有序介孔碳吸附剂的研究进展

介绍了有序介孔碳吸附剂在吸附中的重要作用,总结了有序介孔碳应用于处理染料废水,去除水中芳香有机污染物,去除重金属离子以及吸附生物分子中的研究现状.展望了有序介孔碳应用于吸附的发展前景.     

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.     

有序介孔聚合物的研究进展

综述了以自组装法、硬模板法和软模板法合成有序介孔聚合物及介孔碳的研究进展。对上述3种制备方法及原理进行了比较,指出目前以嵌段共聚物进行自组装以及采用软模板法制备介孔聚合物的途径更有利于制备有序的介孔聚合物及介孔碳。讨论了采用自组装法及软模板法时,嵌段共聚物的种类、模板剂的类型、聚合物前躯体的结构等对所制备的介孔聚合物以及介孔碳的形貌、介孔结构、骨架结构以及介孔材料的物理化学性能的影响。指出目前在介孔聚合物以及介孔碳的研究中,主要问题是如何提高介孔聚合物的有序性以及其介孔结构的稳定性。最后对有序介孔聚合物及介孔碳的发展方向及应用领域进行了展望。     

硫/有序介孔碳复合材料的制备及其电化学性能

用模板法合成有序介孔碳材料(ordered mesoporous carbon,OMC),以该材料作为硫的载体,用低温熔融的方法制备了硫/有序介孔碳(S/OMC)复合材料.通过透射电子显微镜、比表面分析和X射线粉末衍射仪对材料进行表征.结果表明:OMC孔道有序,比表面积高达1 600m2/g,硫在OMC内分散性良好.对...     

有序介孔碳和活性炭对阿莫西林的吸附研究

阿莫西林是废水中一类典型的药品与个人护理品类新型有机污染物,会对周围环境和人体健康造成潜在威胁。以蔗糖为碳源、以SBA-15为模板制备有序介孔碳（OMC）。采用动态吸附法研究其对阿莫西林的吸附行为,并与常规吸附材料商用活性炭（GAC）作对比。探讨了废水中阿莫西林的初始浓度、温度及流速对动态吸附的影响。结果表明：在同等条件下,OMC的吸附能力远强于GAC,以OMC为吸附剂可有效去除废水中的阿莫西林类新型有机污染物。     

氮掺杂有序介孔碳的研究进展

总结了氮掺杂有序介孔碳不同的制备方法,分析了各种制备方法的优缺点,研究了掺氮有序介孔碳在吸附分离、电化学和催化等领域的应用,指出了当前制备掺氮有序介孔碳存在的问题,并对掺氮有序介孔碳的发展方向及应用进行了展望。     

有序介孔碳对罗丹明B的吸附行为研究

以嵌段共聚物F127为模板剂,间苯二酚/甲醛为碳源,在酸性条件下制备了孔径为6.44 nm,BET比表面积为661.98 m2/g,孔容为0.46 cm3/g的有序介孔碳(Ordered Mesoporous Carbon,OMC)。将所得有序介孔碳材料应用于罗丹明B(RhB)的吸附,并对吸附等温线和吸附动力学进行了研究。结果表明,吸附行为符合Langmuir吸附等温线及准2级动力学吸附。通过计算吸附过程中的吸附自由能ΔG0、焓ΔH0、熵ΔS0等热力学参数,表明吸附行为是自发进行的且是放热反应。溶液的pH值会对吸附量产生明显的影响,这主要是由于不同的pH值会对RhB的聚合产生明显的影响,从而导致分子尺寸的变化进而影响吸附量。     

介孔碳的合成及其处理有机废水的研究进展

本文阐述了合成介孔碳的方法,目前根据模板的不同主要分为硬模板法和软模板法,评述了每种方法的优缺点,论述了介孔碳处理有机废水中苯酚和染料的应用现状,并展望了介孔碳作为有机废水处理剂的应用前景。     

三维有序介孔和大孔过渡金属氧化物的硬模板制备及催化应用

总结了课题组以硬模板法制备三维有序介孔Cr2O3(3DOMeso-Cr2O3)、Co3O4(3DOMeso-Co3O4)、MnO2(3DOMeso-MnO2)、Fe2O3(3DOMeso-Fe2O3)和三维有序大孔Fe2O3(3DOMacro-Fe2O3)及其催化氧化挥发性有机物的研究进展。以三维有序介孔二氧化硅KIT-6为硬模板,可制备出3DOMeso-Cr2O3-1、3DOMeso-Cr2O3-2、3DOMeso-Co3O4-1和3DOMeso-Fe2O3,比表面积分别为106、124、121、113 m2/g;以三维有序介孔二氧化硅SBA-16为硬模板,可制备出3DOMeso-Co3O4-2、3DOMeso-Co3O4-3和3DOMeso-MnO2,比表面积分别为118、313、266 m2/g;以规整排列的聚甲基丙烯酸甲酯微球为硬模板,可获得3DOMacro-Fe2O3,比表面积为42 m2/g。这些三维有序介孔或大孔结构的过渡金属氧化物对典型挥发性有机物(甲苯、甲醛、甲醇、丙酮和乙酸乙酯)氧化反应显示出优异的催化性能。     

N掺杂有序介孔碳材料的研究进展

通过对有序介孔碳进行掺N功能化修饰,能够改变其表面特性和物理化学性质,拓宽其在各领域的应用范围。基于N掺杂有序介孔碳材料的最新研究进展,详细介绍了N掺杂有序介孔碳的制备方法,包括直接合成法、后处理合成法和化学气相沉积法,评述了各方法的特点和不足,并阐述了该材料在电化学、催化和吸附分离等领域的应用,对未来掺N有序介孔碳的发展方向和应用进行了展望。     

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。     

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。     

有序介孔材料的合成及应用研究进展

有序介孔材料具有高度有序的孔道结构、较大的比表面积和较多的活性位,广泛应用于化工、生物医药和功能材料等领域.系统综述了有序介孔材料的合成机理、合成方法及其应用.     

有序介孔碳载金属催化剂用于择形催化

择形催化在精细化学合成等领域发挥着重要作用。有序介孔材料具有相对大的孔径以及规整的孔道结构,探究其在有机合成中择形催化性能具有重要意义。本研究考察了有序介孔碳载AuPd合金催化剂的孔径对苄醇选择氧化和喹啉选择加氢反应中分子尺寸选择催化性能的影响。结果表明：有序介孔碳催化剂介孔孔径与反应物分子尺寸之间存在明显的正依存关系。苯甲醇和喹啉等尺寸较小的底物分子可扩散进入3.5 nm的介孔孔道,在合金表面反应;而尺寸较大的分子如2-甲基苄醇和3,5-二叔丁基苄醇,内扩散受到限制,几乎不能发生转化。当孔径扩大至5.0nm时,2-甲基苄醇可扩散进入孔道,催化氧化的转化频率(TOF_Pd)可达307 h^-1;进一步扩大孔径至6.0 nm,尺寸更大的分子如3,5-二叔丁基苄醇也能被氧化,TOF_Pd达到140 h^-1。     

一步法合成载铁有序介孔碳材料的形成机理

采用软模板路线以三嵌段共聚物F127为模板剂,间苯二酚-甲醛缩聚所形成酚醛树脂(RF)为碳源,与酚羟基有络合作用的无机铁盐为金属前体,在无外加酸碱催化剂的条件下,利用铁盐的水解反应形成酚醛缩聚所需酸性环境,多组分共组装一步合成了载铁有序介孔碳材料(Fe/OMC)。对Fe/OMC合成各阶段过程进行了分析,利用X射线衍射、透射电子显微镜等手段对材料进行表征,比较了不同老化时间、硝酸铁投加量及酚醛比例等合成条件对材料结构的影响规律。结果表明,在较长的老化时间(≥60 h)、适宜的n(Fe)/n(R)比(0.05～0.2)和n(R)/n(F)比[(1/1.5)～(1/2)]条件下,均可形成有序的介孔结构。在此基础上,提出了载铁有序介孔碳材料的形成机理。     

有序介孔碳吸附去除水中抗生素的应用研究进展

抗生素的大量生产和过量使用对生态系统稳定性和人类生命健康构成了严重威胁。吸附法被认为是去除水中抗生素污染最有效的手段之一。传统吸附剂如活性炭、沸石、硅藻土等存在吸附容量小、二次污染等不足。因此,发展高效经济的吸附剂仍是水处理领域的热点。研究发现新型吸附剂有序介孔碳(OMC)具有有序的介孔孔道结构,可有效去除抗生素。针对现有研究,文中综述了OMC的制备、改性方法,明晰了OMC对水中常见抗生素的吸附效果。基于对吸附机理及影响因素的研究总结,分析目前OMC去除水中抗生素存在的瓶颈,展望将来OMC研究方向,以期为今后开展OMC相关研究提供一定参考。     

模板法研制有序介孔SiO_2膜及其性能表征的研究

采用模板法研制了有序介孔SiO_2膜,探讨了其性能表征。在研究中采用了正硅酸乙酯(TEOS)与十六烷基三甲基氯化铵(CTAC),在致密基底上,研制了有序介孔SiO_2膜,观察了CTAC/TEOS摩尔比对SiO_2膜孔径及其介孔有序性的影响,实验结果证实,有序介孔SiO_2膜的孔径在2~3nm,呈单一分布,孔体积随着CTAC/TEOS摩尔比增加而增大,CTAC/TEOS摩尔比为0.35时,SiO_2膜的渗透率最大。     

模板法壳聚糖基介孔碳材料的制备与表征

以壳聚糖为碳前驱体、正硅酸乙酯为模板硅源,利用模板法制备了介孔碳材料。通过N2吸附/脱附、XRD、TEM等手段对介孔碳结构进行了表征。考察了溶液pH值和硅碳比对介孔碳孔结构的影响,介孔碳对维生素B12的吸附性能。结果表明,介孔碳材料孔隙发达、呈蠕虫状孔结构;溶液pH值为4、硅碳比为0.9时,介孔碳的比表面积、孔容及平均孔径分别达到1 118 m²/g,1.48 cm2/g,1.48 cm³/g及5.3 nm;对VB_(12)分子的吸附过程符合Langmuir单分子层吸附模型,最大平衡吸附量达到417.8 mg/g,2 h吸附量达到平衡吸附量的87.4%。