氢氧化钾改性碳材料及其在超级电容器中的应用

改性多孔碳材料具有高比表面积和孔体积、合理的孔径分布、优良的导电性,其作为电极材料在超级电容器中的应用一直受到科研工作者们的关注。综述了近年来KOH改性法改性煤炭基碳材料、生物碳材料、碳纳米管、碳微球、石墨烯等多孔碳材料及其在超级电容器中的应用进展。     

多孔碳纳米材料的分类、制备及应用

多孔碳纳米材料的孔径可以在微孔、介孔和大孔很宽的范围内进行调控,并且在一种碳材料中可以同时含有多级孔结构;依赖于合成途径,多孔碳的孔道可以有序或无序;形貌也具有多样性,可以是膜、球、纤维、短棒、单晶和体材料等多种形貌。多孔碳材料独特的结构和性质,使之在气体和液体的分离、水处理、空气净化、生物和能源等诸多领域都具有广泛的应用前景。本文主要介绍了多孔碳纳米材料的分类,重点阐述了多孔碳纳米材料的制备方法,并对其应用进行了展望。     

单分散碳微球的制备及其电化学性能

以葡萄糖溶液为原料,通过水热和高温碳化两步法制备了单分散的碳微球.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、拉曼光谱、物理自动吸附仪(ASAP 2020)、场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料的结构、形貌、组成以及表面特性进行了表征.用循环伏安、恒流充放电等电化学方法对其电化学性能进行了测试,结果表明:碳微球通过堆积形成微米级多孔网络结构,为电解液离子嵌入-脱出提供了有效的通道,从而这种碳微球具有良好的电化学性能。     

壳聚糖微球制备及止血研究进展

综述了壳聚糖微球的制备方法,如阴离子作用法、单凝聚和复凝聚、乳液固化和喷雾干燥法等。介绍了壳聚糖微球止血材料及其壳聚糖止血机理。开发多孔壳聚糖微球或与无机多孔材料复合,是今后壳聚糖止血材料的发展方向。     

复合CaCO3法制备医用多孔明胶微球

采用W/O型乳化-固化法制备了明胶CaCO3复合微球,将此复合微球用盐酸处理除去表面CaCO3,得到多孔的明胶微球.以差示扫描量热法、热重分析、红外光谱、扫描电子显微镜等方法对复合微球和多孔明胶微球的物理性质进行了表征,同时探讨了多孔明胶微球的合成机理.结果表明,两种微球中均含有CaCO3;扫描电镜显示,微球表面呈多孔结构,粒径在20～40μm之间.     

空心/多孔微球制备技术研究进展

综述了聚合物多孔微球和空心微球的制备方法及其相应的成孔机理。空心微球的制备以模板法为主,而多孔微球的制备则以种子溶胀法和致孔剂法为主。这些方法各有优缺点,根据材料的用途选择相应的制备方法,才能得到性能理想的中空或多孔微球。同时,讨论了多孔微球和空心微球制备中存在的问题及制备方法的选择。     

微波辐照掺氮改性有序多孔TiO2微球制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和胶体晶体模板法制备了有序多孔TiO2微球,在微波辐照条件下对其掺氮改性,利用FTIR、SEM、XRD、XPS分析等方法对掺氮TiO2材料进行表征,并研究掺氮前后TiO2材料的光催化性能。实验结果显示,所制备有序多孔TiO2微球整体较致密,但局部有孔洞塌陷。微波辐照前后有序多孔TiO2微球的晶型没有改变,依然为锐钛型。XPS分析发现微波辐照制备掺氮有序多孔TiO2微球是可行的,且有序多孔TiO2微球中氮元素质量分数约为1.24%。掺氮有序多孔TiO2微球的光催化性能好于未掺氮TiO2的光催化性能。     

蜜胺多孔材料在吸附领域中的应用

简述了蜜胺多孔材料的性能及其研究现状，重点介绍了蜜胺多孔材料的自组装法、微球法、发泡法、浸渍法、模板法等制备方法；同时针对蜜胺多孔材料存在力学性能差、强度低等缺陷，总结了包括添加致孔剂、物理改性、化学改性等方法，介绍了多孔材料的具体应用，展望了蜜胺多孔材料的发展前景和应用领域。     

微米级多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备、改性及应用综述

微米级多孔聚合物微球作为一种新型功能材料,是目前高分子材料领域的一大研究热点。微球粒径通常在1μm至数百微米,干燥状态下内部有几埃甚至几千埃的孔隙,具有球形度好、比表面积大、骨架密度低、吸附性强、力学强度高、与不同极性的有机溶剂兼容性好等诸多优点,在生物医学、分析化学、环境保护、催化剂载体以及电子产品等领域中有十分广阔的应用前景。其中多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球除了具有高分子微球的一般特点外,还有物理及化学稳定性好、热稳定性好、生产成本低、工业应用前景广等优点,同时微球的苯环反应活性高,易于进行一系列的功能化反应,从而扩大其应用领域。基于上述优点,多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球是目前应用最多的多孔聚合物微球。广阔的应用前景和市场,使得多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备和功能化成为国内外学者研究的热点,并取得了令人瞩目的发展。在过去的几十年中逐渐出现了多种微球制备方法。悬浮聚合法是制备多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的传统方法,其操作简单,产物后处理方便,但是得到的微球粒径呈多分散性。种子溶胀法被普遍认为是制备单分散多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球较好的方法,该方法在制备表面功能化、单分散大粒径的聚苯乙烯-二乙烯苯微球方面具有明显优势。沉淀聚合法也可以用来制备单分散的微球,但是该方法制备的微球交联度低、产量低,而且不易制备具有多孔结构的功能性微球。近几年利用微工程乳化技术制备微球的报道越来越多,包括微孔膜/微通道乳化法和微流控技术。这类方法制备的聚苯乙烯-二乙烯苯微球单分散性良好,粒径、孔径等重现性好,为制备多孔聚合物微球开辟了新的方向。与此同时很多研究者致力于功能性多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的开发,通过在微球上引入各种功能基团改善微球的疏水性、溶解性和生物亲和性等,制得的不同特性的微球可应用于高效色谱填料、催化剂载体、生物医学、吸附剂等领域。本文首次详尽地分析和综述了微米级多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的制备方法和改性方法,讨论了影响微球孔径及孔分布的重要因素,并总结了该类微球近几年的应用研究状况,最后对多孔聚苯乙烯-二乙烯苯微球的发展前景进行了展望。     

胶体晶体模板法制备有序多孔堇青石材料研究

采用乳液聚合法制备了单分散P(St-AA)微球,经自然沉降法制成胶体晶体模板,再利用胶晶模板法制备了有序多孔堇青石.利用FTIR、SEM、DSC、XRD等方法对P(St-AA)微球单分散性及有序多孔堇青石结构进行了研究.结果表明,当AA用量占单体总量的5.0%时,制备的P(St-AA)微球的单分散性及其胶体晶体微球结构最佳.经烧结去除P(St-AA)微球得到的有序多孔堇青石材料的孔径较单分散P(St-AA)微球稍小,约为200nm左右.当烧结温度为1200℃,多孔材料为堇青石相.     

重油残渣基新型碳功能材料的研究进展

综述了以重油残渣为原料,采用化学气相沉积法、共炭化法和微波等离子体法可控制备气相生长碳纤维、碳微球、内包铁洋葱状富勒烯、纳米碳管、内包金属碳微米颗粒及定向碳纳米薄膜等各种高附加值碳材料;采用等离子体氧化法、酸处理法、化学还原法等方法对气相生长碳纤维和碳微球进行表面修饰,在产物表面引入含氧官能团,解决了可溶性碳材料的制备问题;在碳微球表面引入Pt纳米颗粒,使重油残渣基新型碳材料在表面修饰和功能化后可望成为性能优异的吸附和催化材料.     

模板法制备多孔碳材料的研究

多孔碳材料在催化、吸附、能源领域具有广泛的应用价值,它具有比表面积大、导电和导热性高、化学稳定好、价格便宜等特点,受到了人们的广泛关注.综述了氧化硅模板法制备多孔碳材料的研究进展,并简要地阐述了各种氧化硅为模板制备多孔碳材料的制备过程和优缺点.最后总结和展望了目前的研究现状和今后的发展.     

反应介质对二氧化硅在碳球表面包覆效果的影响

为了改善碳球表面惰性,利用溶胶-凝胶法在碳球表面包覆二氧化硅,考察了介质条件对包覆效果的影响。通过场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对不同介质中得到的样品进行对比分析表征。结果表明,碱性介质更有利于二氧化硅在碳球表面的包覆,所得复合物球表面光滑、包覆层厚且厚度均一,焙烧除去碳球核后得到空心二氧化硅球,并分析了碳球表面二氧化硅的包覆机理。     

多孔聚合物微球研究进展

文中介绍了各种多孔聚合物微球的制备方法及其成孔机理.多孔聚合物微球可分为微米级和亚微米级两大类.微米级多孔球多为开孔结构,常采用悬浮聚合法和聚合物种子溶胀法来制备,聚合物种子溶胀法又可分为一步溶胀法、两步溶胀法和动力学溶胀法.其中悬浮聚合法工艺简单、环境污染小、生产成本低,但所得微球粒径单分散性不好;近年来对种子溶胀法研究的较多,可以制备粒径单分散开孔聚合物微球.亚微米级多为闭孔结构,可通过碱酸分段处理法、碱冷却处理法和碱后处理法制得.     

酵母基多孔炭微球的热裂解制备及其吸附性能研究

以氯化锌为活化剂,采用热裂解酵母法制备了多孔炭微球。用FE-SEM、XRD、TG-DTA表征了炭微球的物化结构,测试了炭微球的极性和吸附性能。FE-SEM结果表明多孔炭微球为椭球状,长度为(2.3±0.50)μm,宽度为(3.5±0.45)μm,分散度好。XRD结果表明多孔炭微球为无定形炭。热重分析监控了酵母的转变过程。FT-IR分析表明多孔炭微球的形成与表面化学官能团有关,其形成机理为炭化过程。极性测试表明炭微球表面存在大量非极性基团,这有利于炭微球在非极性溶液中的吸附。在对碱性和酸性染料的吸附中,多孔炭微球对酸性染料表现出了较高的吸附能力。     

悬浮法制备多孔/中空微球

用悬浮聚合法制备多孔和中空微球,悬浮体系的配方中包含单体、惰性溶剂、引发剂、交联剂和分散剂聚乙烯醇等。随着聚合的进行,聚合物分子量的增大,产生了相分离,得到多孔或中空结构;同时也讨论了交联剂和亲水性单体对聚合物微球形态的影响。用光学显微镜观察聚合物微球的形态并测量微球的尺寸。结果表明,多孔微球的粒径约为30μm,小孔的尺寸约为3μm;中空微球的粒径约为20μm,表面光滑并且有形状不规则的洞。     

磁性多孔碳材料的研究进展

磁性多孔碳材料同时具有磁性和多孔性质,其拥有丰富的孔道结构、高的比表面积、高孔容、良好的活性位点和磁性可分离等优异的性能,可以很好的解决多孔碳材料在应用过程中难分离回收等问题,因此,磁性多孔碳材料已经在吸附领域得到广泛的应用.按照孔径大小、磁性强弱以及组合方式的不同将磁性多孔碳材料进行了分类,并综述了近年来磁性多孔碳材...     

直接水热合成法和模板剂法制备碳微球的比较及性能评价

以葡萄糖为碳源,分别采用直接水热合成法和模板剂法制备了碳微球并将其制备成催化剂。利用扫描电镜和傅里叶变换红外光谱仪等手段对碳微球及催化剂进行表征。评价了催化剂在纤维素水解反应中的催化活性。结果表明:两种方法制备的碳微球粒径相差较大,结构上都含有—OH和—COOH官能团;两种方法制备的催化剂粒径有很大差别而且球之间粘连较严重,两者均含有—SO3H、—COOH、—OH等活性基团。并且模板剂法制备的碳微球催化剂对纤维素的水解率较高,达到58%。     

半空心/实心ZnMn_2O_4微球:合成及锂离子电池性能

采用模板、溶剂热法分别制备出半空心及实心ZnMn_2O_4微球。采用XRD、SEM、TEM等对制备的纳米材料的晶体结构和形貌等进行了表征。结果表明,不同的溶剂配比对产物的形貌和结构有一定的影响。当乙二醇和水的体积比为3∶1时,可以得到ZnMn_2O_4多孔实心微球。采用模板-溶剂热法及后续焙烧可得到ZnMn_2O_4半空心微球,这种半空心结构包含双层的ZnMn_2O_4壳及一个小的碳核。比较研究了ZnMn_2O_4空心微球与多孔实心微球的电化学性能,结果显示,半空心结构的ZnMn_2O_4材料比实心的ZnMn_2O_4微球具有更高的初始放电容量、更好的倍率性能及循环性能。     

水热碳化法制备碳纳米材料

形态可控的碳纳米材料由于独特的结构和性能而受到研究者的普遍关注,常见的制备方法有化学气相沉积法(CVD)、乳液法和水热碳化法等。水热碳化法是一种重要的碳纳米材料制备方法,具有成本低、反应条件温和、产物粒径均匀且形态可控等特点。综述了近年来以糖类及淀粉等有机物为原料,采用水热碳化法制备各种形态可控碳纳米材料的研究现状,重点介绍了水热碳化工艺条件对合成碳微球、空心碳微球、核壳结构碳复合材料显微形貌的影响,并提出了水热碳化法制备碳纳米材料研究中存在的问题和今后可能的发展方向。