Synthesis of mesoporous carbon as electrode material for supercapacitor by modified template method

The pore structures and electrochemical performances of mesoporous carbons prepared by silica sol template method as electrode material for supercapacitor were investigated. The mean pore size and mass specific capacitance of the mesoporous carbons increase with the increase of mass ratio of silica sol to carbon source （glucose）. A modified template method, combining silica sol template method and ZnCl2 chemical activation method, was proposed to improve the mass specific capacitance of the mesoporous carbon with an improved BET surface area. The correlation of rate capability and pore structure was studied by constant current discharge and electrochemical impedance spectroscopy. A commercially available microporous carbon was used for comparison. The result shows that mesoporous carbon with a larger pore size displays a higher rate capability. Mesoporous carbon synthesized by modified template method has both high mass specific capacitance and good rate capability.

有序介孔炭的模板合成进展

以MCM-41为代表的介孔分子筛具有孔道排列规则、孔径分布窄、比表面积高等特点,在催化、吸附、分离等领域具有广泛应用前景,尤其是以其为模板开展的纳米组装科学已成为目前材料研究的热点之一。在简要介绍硅基介孔分子筛的分类和合成机理的基础上,对国内外多孔炭模板合成的研究现状进行了述评,重点阐述了有序介孔炭模板合成的特点、合成工艺、模板类型、碳前驱体的种类及其在双电层电容器、催化、储能等方面的初步应用结果,并展望了有序介孔炭模板合成的发展趋势,指出模板成本的降低、工艺条件的简化和可控化将成为未来一段时期人们研究的重点。

模板法合成多孔炭材料的研究现状

模板法为多孔炭材料的可控与定向合成开辟了一条新的技术途径,已成为近几年国内外材料制备领域的研究热点。介绍了模板法合成多孔炭的原理及其特征,综合分析了模板类型、炭前驱体的种类、合成工艺的特点,重点综述了微孔炭、介孔炭、大孔炭的模板合成,并展望了多孔炭材料的发展方向。

有序介孔碳负载Fe、Co、Ni纳米晶的软模板合成及其表征

报道了在有序介孔碳基体中一步合成负载Fe、Co、Ni纳米晶的方法.以间二苯酚和甲醛为碳源,F127为模板剂,Fe、Co、Ni的硝酸盐为前驱体,通过软模板组装路线在酸性条件下合成了负载型有序介孔碳复合材料.采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和氮气吸附等手段对所合成材料进行了表征.结果表明:合成的材料具有类似于SBA-15的有序介孔结构,有序介孔碳负载Fe、Co、Ni纳米晶复合材料的比表面积分别为586、626和698 m^2·g^(-1).XRD和TEM表征结果证实了金属物种以高分散纳米晶的形式分布在介孔碳基体中.

模板法制备有序中孔炭材料及其性能

以SBA-15为模板,蔗糖为炭源,在不同的炭化温度下合成了不同比表面积的中孔炭材料。利用红外光谱(IR),小角X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),N2吸脱附及循环伏安测试等技术考察了不同炭化温度对中孔炭材料形貌、比表面积、孔体积及比电容的影响。结果表明:最佳炭化温度为700℃,TEM观测表明,700℃炭化所制备的样品孔结构呈二维六角有序分布,N2吸脱附测试表明,该样品的孔体积为1.88cm3·g-1,比表面积为1394m2·g-1,具有典型的中孔结构和集中的中孔分布,它的最可几孔径为3.4nm;采用循环伏安测试电极及电容器的电化学行为,结果显示,该样品单电极在6mol·L-1的KOH电解液中,扫描速度为1mV·s-1时,比电容可达212F·g-1,是一种理想的超级电容器电极材料。

介孔炭的合成及应用研究进展

综述了介孔炭的合成方法及介孔炭的应用,重点介绍了模板合成法,包括无机模板法,中孔分子筛模板法和有机模板法,指出有机模板法工艺简单,发展前景可观。介孔炭具有很广泛的用途,其中,作为催化剂载体的研究应该得到充分重视,同时介孔碳在储氢、储能材料方面的应用可能成为未来的研究热点。

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。

模板法合成中孔炭材料

在综合分析无机模板法和有机模板法的基础上,提出矿物模板法和复合模板法是制备中孔炭的有效方法。矿物模板法原料价格低廉、来源广泛。复合模板法综合了软模板和硬模板的优点,能够拓展中孔炭的结构、性能和应用领域。以矿物模板制备的炭材料具有良好的电学、医学性能等,有望获得良好性价比的中孔炭材料。

有序介孔碳材料的合成与应用研究进展

综述了有序介孔碳材料的合成路线及功能化方式,评述了各种方法的特点及局限性,重点介绍了模板合成法,包括硬模板法和软模板法。并介绍了该类材料在催化、吸附分离、电极材料以及新材料合成等方面的应用情况。

介孔碳材料的研究进展

介孔碳材料可以通过不同的合成方法对其孔结构和孔径大小进行调节。具有规整结构的有序介孔碳材料可以通过模板法合成得到。硬模板方法一般采用有序的介孔二氧化硅材料为模板得到碳复制品。基于对嵌段共聚物与热固型树脂共混的深入理解,利用有机-有机自组装法合成出有序的正相介孔碳材料也得到了很大发展,主要以酚醛树脂为前驱体,通过溶剂挥发自组装或者水热合成方法得到。同时,也在不断地探求更简单合理、经济有效的方法来得到具有多尺度孔结构的碳材料,而且对材料微观及宏观形貌的控制及材料的实际应用也取得很大的进展。

炭化温度对模板法合成介孔炭性能的影响

以蔗糖为炭源和硅酸钠为硅源,采用原位共聚法制备了炭/氧化硅复合体,除去氧化硅得到介孔炭材料。采用N2吸附-脱附、透射电子显微镜和红外光谱对不同炭化温度获得的样品进行表征。结果表明,随着炭化温度升高,所得的介孔炭比表面积和孔容均下降,650℃～950℃的炭化温度下获得的样品BET比表面积在586m2/g～728 m2/g之间,孔容在0.549cm3/g～0.696cm3/g之间,孔径分布5-15nm之间。经红外光谱检测所得的介孔炭样品均含有氢和氧的功能团。

软模板法合成介孔碳材料

介孔碳材料的比表面积很高,而且其拥有结构精细有序的纳米孔道,在多个工业领域有广阔应用前景。该文将主要讨论软模板法在介孔碳材料合成中的应用,对溶剂挥发诱导自组装法、水相合成法、宏观相分离法以及水热合成法进行详细分析,分别讨论四种方法的主要原理与合成介孔碳材料孔径的影响因素。所讨论的四种合成法是重要的介孔碳材料合成手段,有很强的应用价值。

纳米浇注法制备有序介孔WC/C复合材料及电催化性能

以介孔SiO2为硬模板,通过纳米浇注法在模板孔道中引入不同质量配比的碳源和钨源前驱物,经过高温碳化还原反应,刻蚀除去模板后得到了介观结构有序的SBA-15和KIT-6介孔碳化钨/炭(WC/C)复合材料。采用XRD、TEM、EDX、TGA、CV和N2吸附-脱附等测试手段,对所得复合材料进行了物化性质分析和结构表征。结果表明,该介孔WC/C复合材料具有有序的介观结构(p6mm,Ia3d)、高的比表面积(约500m2/g)和较大的孔径(约4nm)。CV测试表明,三维贯通的有序TC/C-KIT-6为载体负载Pt催化剂,对甲醇的催化氧化具有更优异的作用。

薄壁中孔碳材料的精细控制合成(英文)

利用γ-氧化铝为模板,精细控制合成了一系列具有不同孔径的中孔碳材料.在优化的条件下,所得的碳材料具有孔径分布窄、比表面积高(>1000m2·g-1)、孔容大(最高3.82cm3·g-1)、中孔率高(>99%)的特点,并且孔壁厚度仅有1-2个石墨层.选用了三种不同来源的氧化铝为模板,考察了模板与所得碳材料织构的相关性,并提出用无序模板可控制备碳材料的机理.即在碳包覆氧化铝的复合物前体中,若碳层完整覆盖氧化铝表面并且足够强韧,则所得碳材料可近似复制模板的孔结构,并且碳材料的孔一部分由去除模板所生成,另一部分来源于模板原有的孔.据此模型对所得碳材料的孔容进行了理论计算,其结果有力支持了上述机理.

极浓体系碳模板合成介孔ZSM-5分子筛

以硅溶胶为硅源,亲水性炭黑为模板,在极浓体系中采用水热法合成了介孔ZSM-5分子筛,采用XRF、SEM、XRD、N_2吸附脱附和NH_3-TPD等方法对合成样品的物理性质及其酸性分布进行了表征,并考察了合成样品在甲苯歧化反应中的催化性能。实验表明,随着碳硅比的增加,介孔孔径由4nm转变为15nm左右,同时比表面积和孔容也随之增加,形貌由堆砌的球状转变为带孪晶的棺形。当碳硅比为0.75时,介孔ZSM-5分子筛的催化性能最佳,且优于商业分子筛,甲苯转化率和对二甲苯选择性分别为12.06%和29.67%。

软模法磁性有序介孔炭的合成与表征

以三嵌段共聚物为软模,间苯二酚-甲醛为炭前躯体,硝酸铁为铁源合成了磁性有序介孔炭,用XRD、氮气吸附、磁性测试等方法对样品进行表征。结果表明,当硝酸铁与间苯二酚摩尔比为0.025、0.05及0.10时得到的介孔炭具有有序性,随着铁质量分数的增加,有序性降低,比表面积、孔容都相应减小。基本磁化曲线结果表明,随着铁质量分数的增加,饱和磁化强度随之增加(0.01～0.10 emu/g),材料具有较好的磁性,容易从溶液中分离,表现出良好的分离性能。为磁性有序介孔炭的优化合成及磁性分离应用提供科学依据。

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.

有序介孔碳材料的研究进展及其在费托反应中的应用

综述了有序介孔碳的制备及改性方法,介绍了以有序介孔碳为载体制备钴基催化剂在费托合成反应中的研究,对有序介孔碳的发展和应用进行了总结和展望。

介孔碳材料合成的研究进展

介孔碳是一类新型的非硅基介孔材料,孔径一般在2~50 nm,其具有较高的孔比表面积、可调的孔道结构、良好的导电和导热性能等一系列优点,因此在吸附、催化、储氢及电化学等众多领域有着广泛的应用前景。综述了目前介孔碳材料的各类合成方法,重点介绍了模板法,其中包括硬模板法和软模板法,并对模板法的进一步研究进行了展望。

介孔碳材料的控制合成及其催化性能

介孔碳材料是当今世界发现的一种新型材料,孔面积较大,孔隙大小可调节并且是均匀的,在催化、吸附分离、能量储存等领域具有很重要的应用前景。其中SBA-15是一种比较常用的材料之一,其合成方法浪费时间和成本。因此,希望在保留原有特定结构的基础上,能直接利用廉价的天然原料参与合成。