模板法制备中孔碳材料

模板法为各种中孔碳材料的可控和定向合成开辟了一条新的技术途径,近几年来已经成为国内外材料制备领域研究的热点之一。中孔碳材料具有孔道排列规则有序、孔径分布窄和比表面积高等特点而被广泛应用于气体分离、催化剂载体、吸附、色谱分析、超级电容器以及燃料电池等很多方面。本文综述了近几年来国内外模板法制备中孔碳材料的研究进展,重点阐述了模板法的种类,中孔碳材料的合成机理、方法以及中孔碳材料在生物、催化和电子能源等领域的应用,并分析了模板法制备中孔碳材料的发展趋势,认为中孔分子筛模板法和软模板法是未来制备中孔碳材料的重要方向。

软模板法制备中孔碳材料及其对罗丹明B吸附性能的研究

采用软模板法合成了较大比表面积的中孔碳材料,通过XRD、FT-IR、SEM、N2吸附-脱附对样品进行了表征。并以所制备的中孔碳材料为吸附剂,以罗丹明B溶液模拟染料废水,进行了吸附脱色实验,考察了吸附时的pH值、温度、吸附剂加入量等因素对吸附性能的影响。研究发现在pH=1,吸附温度为25℃时,所合成的中孔碳材料对罗丹明B表现出了最好的吸附性能。

双峰孔分布薄壁中孔碳的便捷制备

以廉价的γ-氧化铝为模板制备薄壁中孔碳材料,且可在制备过程中方便地对碳材料的孔结构、微孔率等参数进行调控.以原位聚合的酚醛树脂为碳源取代蔗糖,简化了制备流程.制得的碳材料不仅可以较好地复制氧化铝模板的孔结构,且比表面积比以蔗糖为碳源的样品显著提高.在此基础上,选用模板堆积孔径与模板自身直径差异较大的长棒状氧化铝为模板,成功地以一种模板、经过一次聚合-碳化过程制备出了具有双峰孔分布(PSD)结构的薄壁碳材料,两个峰分别位于4 nm附近的较小中孔区和13 nm附近的较大中孔区.此外,所得碳材料的比表面积(>1800 m2·g-1)和孔容(>4.5 cm3·g-1)均很高,而微孔率却较低,具有优异的中孔特性.将所得碳材料用作电化学电容器的电极,电容可达200 F·g-1,且当电流密度从0.1 A·g-1升至1.0 A·g-1时,比电容仅衰减10%,表现出良好的电容性能.

有机物单层分散在相关材料制备中的应用

与无机氧化物和盐类在载体表面自发单层分散相类似,许多有机物也可以在载体表面自发单层分散.有机物在载体表面单层分散行为和分散后的存在状态与有机物分子形状和结构特点及载体表面性质和孔结构有关.利用有机物在载体表面的单层分散,可以设计制备具有优异性能的材料.本文简要综述了近年来这方面研究工作取得的相关进展,主要介绍了有机物单层分散在碳/氧化物复合物、氧化物和薄壁中孔碳材料的制备和织构调控方面的一些应用实例.单层分散的有机物热分解后可在载体表面形成均匀的薄碳层,以无机多孔氧化物为载体可制备出包覆均匀碳薄层的碳/氧化物复合物,这种碳/氧化物复合物在染料吸附、催化剂载体和光催化方面显现出好的性能.以溶胶-凝胶法制备氧化物时,分散的有机物可以隔离溶胶颗粒,从而制备出高比表面积的氧化物并可对孔容进行调控,以此方法制备的γ-氧化铝比表面积可达506m2·g-1.在惰性气氛中加热上述碳/氧化物复合物,碳层可抑制氧化物的相变;而在氧气中,碳层燃烧发热会促进相变,由此可快速制备超细α-氧化铝.包覆均匀碳薄层的氧化物载体对碳起支撑作用,在将氧化物溶解去除后,可便捷制得高比表面积、大孔容、高中孔率的薄壁中孔碳材料,碳材料的形貌、孔径分布等可通过选用不同织构的氧化物载体进行调控.

3D C-Ni_(3)Si_(2)O_(5)(OH)_(4)制备及其电化学性能研究

目的:合成3D C-Ni_(3)Si_(2)O_(5)(OH)_(4)电极材料,并对此合成材料的物理性质进行探究,通过电化学测试从中选出电化学性能最优的合成方法。方法:以煅烧天然芦苇叶得到的碳源(C-SiO_(2))结合Ni(CH_(3)COO)_(2)·4H_(2)O,形成层状硅酸镍C-Ni_(3)Si_(2)O_(5)(OH)_(4)纳米颗粒作为电极材料,需要将其按照不同比例进行混合,将其编号为C-NiSi-1-5,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱和电化学测试等方法研究复此合材料的结构、形貌及超级电容性能。结果:测试结果表明,与C-SiO_(2)结合并原位生成的层状硅酸镍具有较高的比表面积、多孔结构和出色的电化学性能。结论:编号为C-NiSi-3的电极材料在0.5 A/g电流密度下比电容为74.7 F/g,C-NiSi-3在10000次循环后具有97%的出色电容保持率。