羧基化改性有序介孔碳对罗丹明B的吸附

采用过硫酸钾(KSP)氧化法对有序介孔碳FDU-15进行了改性处理,制备了羧基化改性有序介孔碳FDU-15-KSP,对其进行了表征,并将其用于典型难降解染料罗丹明B的吸附。表征结果显示:KSP氧化处理可提高介孔碳上的羧基含量,但并未破坏其二维六方有序结构。实验结果表明:与FDU-15相比,FDU-15-KSP对罗丹明B的吸附性能显著提高,常温下的饱和吸附量由136.99 mg/g提高到196.08 mg/g;吸附p H为7时吸附效果最好,经60 min吸附后吸附过程基本达到平衡,温度升高有利于吸附的进行;FDU-15-KSP对罗丹明B的吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型,是一个自发的、吸热的熵驱动过程;FDU-15-KSP对罗丹明B的吸附行为遵循Lagergren准二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主。

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。

功能化有序介孔碳对重金属离子Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的选择性吸附行为

以三嵌段共聚物F127为模板剂,酚醛树脂为碳源,正硅酸乙酯为硅源,三组分共组装合成介孔碳-氧化硅纳米复合物,再经HF去除氧化硅,得到有序介孔碳(OMC).X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、低温N2吸脱附(BET)等测试表明,所得样品具有高度有序的介孔结构,比表面积和孔容分别为1330m2·g-1和2.13cm3·g-1,平均孔径6.4nm.对其先氧化、后氯化、再胺化,得到不同胺基接枝量的胺化介孔碳(C-NH2(m),m为加入的乙二胺的质量(g)).傅里叶变换红外(FT-IR)光谱表征结果证实,胺基官能团成功接枝到有序介孔碳表面.TEM测试表明介孔碳的有序孔道结构得到了较好的保持.以有序介孔碳、胺化介孔碳作吸附剂对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)进行选择性吸附研究.结果表明:功能化修饰前,样品对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)饱和吸附量分别为213.33、241.55mg·g-1;修饰后饱和吸附量可分别达到495.05、68.21mg·g-1.功能化介孔碳表现了较强的选择性吸附Cu(Ⅱ)的能力.

碳化物修饰的有序介孔炭的制备及其催化肼分解性能

以间苯二酚和甲醛为炭源,F127(EO106PO70EO106)为结构导向剂,在酸性水/乙醇溶液中引入(NH4)6Mo7O24.4H2O或(NH4)2WO4溶液,经静置自组装形成凝胶,再于N2中焙烧即合成出金属碳化物修饰的有序介孔炭材料.结果表明,金属离子的种类和用量对碳化物的分散度和介孔炭的有序度影响很大.通过控制金属离子的用量可制备出粒径为3～5nm且高度分散在介孔炭骨架中的碳化物粒子.与分步浸渍法相比,一步法制备的碳化物具有更高的分散度和催化肼分解活性.

磺酸型有序介孔碳催化剂的制备与表征

为提高有序介孔碳的酸性和催化活性,根据有序介孔碳的结构特点和表面性质使用三步磺化法制备了具有高酸量的磺酸型有序介孔碳,并对合成磺酸型有序介孔碳的最佳合成条件进行了优化。使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和氮气物理吸附(N_(2)-BET)对磺化有序介孔碳(AOCS)的形貌、结构进行了表征。结果表明,AOCS经过一系列改性后仍具有序介孔结构,比表面积和平均孔径分别为227.4 m^(2)/g和8.41 nm。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和元素分析对AOCS的表面性质进行了分析。结果表明,磺酸基成功接枝,且AOCS中S的质量分数可达16.07%。通过酸量测定,在最佳合成条件下AOCS的最高酸量可达21.2 mmol/g。

PVP和PEG表面修饰对有序介孔碳纳米粒分散性及细胞毒性的影响

目的通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和培化磷脂酰乙醇胺(DSPE-mPEG2000)对制备的有序介孔碳纳米粒(MCN)进行表面修饰,以改善材料的疏水性质,并考察其对MCN分散性和细胞毒性的影响。方法采用低浓度水热法合成MCN,并用PVP和DSPE-mPEG2000对其表面修饰,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附脱附仪、粒径仪和红外(IR)等表征其性质。考察了表面修饰对MCN分散性的影响,并用CCK-8法考察材料的细胞毒性,用流式细胞术检测材料对细胞氧化应激的影响。结果制备的MCN粒径分布均一,平均粒径约90nm,修饰后的粒径略有增大,Zeta电位稍有升高,分散性明显提高,但修饰前后材料对小鼠成纤维细胞(L929)和宫颈癌细胞(HeLa)的毒性没有显著性差异,在相同浓度下,修饰后的MCN能明显减少细胞氧化应激的产生。结论 MCN具有良好的生物相容性,用PVP和DSPE-mPEG2000修饰后的MCN能明显减少细胞氧化应激的发生。

CMK-3介孔碳材料的功能化及其湿敏性能

介孔材料广泛应用于储能、催化和湿度传感领域.以有序介孔氧化硅材料SBA-15为模板,通过纳米铸造法制备出比表面积大于1000 m^(2)/g的CMK-3介孔碳材料,并采用过硫酸铵(ammonium persulfate,APS)氧化法对其进行了羧基功能化改性.利用傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、全自动比表面积和孔隙度分析仪对材料进行了表征.研究结果表明,功能化前后的CMK-3介孔碳材料都具有良好的有序介孔结构.石英晶体微天平(quartz crystal microbalance,QCM)湿敏测试结果表明,在羧基功能化改性后该材料对不同的湿度环境均有较好的响应,材料的湿敏性能得到了显著增强,特别是在97%RH高湿度的测试中获得了高达1600 Hz的响应,在高湿度传感器方面有较好的应用前景.

有序介孔碳材料的研究进展

一般制备有序介孔碳材料的方法为模板法,近年来有关模板法的研究取得了很大的发展,不再局限于以往复杂的硬模板法,基于有机-有机自组装机制的软模板法逐渐兴起并得到了广泛的研究。为提高有序介孔碳材料性能,也在探索更高效的材料改性方法。同时,随着该种材料性能的提高,其在电能源领域的应用也越来越重要。

有序介孔碳材料的研究进展简述

有序介孔碳材料(OMCs)是指孔径在2~50 nm之间的多孔碳材料,其特点是具有较大的比表面积、丰富的介观结构、均一的孔径、整齐的介孔排列、良好的导电和导热性能.因此,在催化、吸附、分离、气体储存、物质传递等方面有着广泛的应用.目前为止,有序介孔碳材料的研究已在多方面有所突破:利用多种方法,能够合成稳定的高度有序介孔碳材料;通过改变反应条件,如反应物量比、pH值等,能够调控介孔的形状、大小等;将某些原子或官能团引入材料中,能够改变其物理和化学性质,使之在应用上更具有指向性.本文对有序介孔碳材料的研究进展进行了简述,包括其合成、表征、改性和应用等几个方面,同时,对其发展前景也进行了展望.

石墨化的有序介孔碳的制备及其作为载体的Pt催化剂对甲醇的电催化氧化

以低分子量的酚醛树脂为碳源,F127为模板剂,NiCl2为石墨化促进剂,通过一步模板法辅助合成有序介孔碳.X射线衍射(XRD)、激光拉曼和透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,Ni以金属颗粒的方式进入碳材料的骨架中,明显提高了有序介孔碳的石墨化程度,而碳的有序介孔结构几乎没有变化.在700℃热解温度下,Ni含量为5%时,可以清晰地观察到Ni周围呈现碳的石墨结构.在硫酸和甲醇溶液中进行循环伏安测试,结果显示,碳材料的石墨化有利于提高其电催化活性,含Ni 5%的碳载Pt催化剂电化学活性面积可达24.84 m2·g-1,甲醇氧化峰电流为3.92 mA.

修饰纳米碳离子液体糊电极对双酚A的电催化氧化研究

采用组合法构建了羧基化介孔分子筛修饰纳米碳离子液体糊电极,运用循环伏安法研究了双酚A在该修饰电极上的电化学行为。通过对扫速的研究讨论了双酚A在修饰电极表面的反应过程;讨论了pH值、修饰剂含量以及富集时间对双酚A电流响应的影响。在最优的实验条件下,修饰电极对双酚A具有良好的电催化氧化活性,BPA浓度在0.1~50μM时,峰电流与浓度有很好的线性关系。当信噪比为3时,检测限为0.05μM。

氮磷双改性酚醛树脂基有序介孔碳电极对水中痕量铅的测定

以常见的磷氮双成份磷酸二氢铵为改性剂,间苯二酚/甲醛和F127为碳源和模板剂,成功制备了对痕量铅具有高灵敏度的氮磷双改性介孔碳OMC-MAP改性玻碳电极。通过N2吸附脱附等温线、FT-IR、XPS和阳极溶出伏安法对OMC-MAP的物化性质及其改性玻碳电极电化学性能进行了表征和分析。结果表明:OMCMAP具有较高的孔容(0.835 mL·g^(-1))、比表面积(579 m^(2)·g^(-1))和丰富的氨基、羧基、羰基等氮氧官能团,以及P—C、P—O—C等含磷官能团,介孔主要分布在5~10 nm区域,峰值在7.45 nm;OMC-MAP良好的介孔结构及其分散在微介孔表面的氮、磷、氧活性官能团为其改性玻碳电极传感器提供了良好的电子传递通道和高识别铅离子的活性位点。在醋酸-醋酸钠支持电解质底液下,OMC-MAP介孔碳改性玻碳电极传感器对溶液铅显示极优的电催化还原活性,当pH=3.8、富集电位为-1.2 V和富集时间为240 s时,循环伏安溶出电流的响应值达到最大。在该条件下,OMC-MAP改性玻碳电极在1~10000μg·L^(-1)宽范围内对铅离子均表现出极优的响应性,R2>0.98,灵敏度高、检测范围广,说明OMC-MAP是一种潜在痕量铅的电极材料。

基于沸石咪唑酯骨架-8的LiFePO4改性

商业化LiFePO_4(LFP)正极材料的导电性一直是制约其性能提高的关键。为了提高LFP的性能,利用沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)制备多孔碳材料(CZIF-8)改善商业化LFP正极材料的导电性,对比了两种改性LFP的方法:1)将退火的ZIF-8以物理混合的方法与LFP混合制得LFP/CZIF-8正极材料;2)ZIF-8在LFP表面原位生长后退火制得LFP@CZIF-8正极材料。X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸脱附(BET)和拉曼光谱等测试证明,改性后的LFP仍具有橄榄石型结构,同时出现了具有介孔结构的石墨化碳材料的特征。扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)测试证明LFP/CZIF-8样品中LFP与CZIF-8之间未形成链接结构,而在LFP@CZIF-8样品中二者形成了核壳结构。电化学阻抗测试(EIS)表明,改性后样品的离子传输阻抗明显减小,说明两种方法均提高了LFP的导电性。充放电循环测试表明,两种改性方法均能提高LFP的循环性能和库伦效率。不同的是,倍率性能测试表明,LFP/CZIF-8样品的高倍率性能比LFP@CZIF-8样品更有优势,在10.0 C电流倍率下能够达到57.8 m A·h/g。这一研究为商业化锂离子电池电极材料的改性提供了新的思路,并且通过方法优化为产业化做了铺垫。