模板法制备多孔炭材料的研究进展

模板法为各种有机和无机纳米材料的可控和定向合成开辟了一条全新的技术途径,近年来已经成为材料制备研究领域引人注目的新方法。本文就迄今为止模板法在制备具有规则结构的多孔炭材料领域的研究动态进行综述,介绍了多孔炭材料的模板法制备、应用前景及其可能的形成机制。

活性炭液相吸附去除噻吩硫化物的研究

The possibility of using activated carbon to remove sulfur-containing species in oil was explored.The desulfurization performance of activated carbons pretreated under different conditions was evaluated by measuring the adsorption isotherms and using a model oil in a batch-type adsorption device.The sulfur content in the model oil is 440×10-6.The results show that the adsorption capability of thiophene on the activated carbon pretreated by oxidizing in HNO3 at 120 ℃ is superior to that of other activated carbons treated by other methods.The optimum adsorption performance can be achieved at the temperature of 20 ℃,the adsorption time of 3 h,and the adsorbent/ oil ratio of 0.09 g/g.The adsorption isotherms of thiophene on the activated carbons fit the Freundlich model and equation satisfactorily.The thiophene adsorption on the activated carbon is a spontaneous.

分级结构沸石/泡沫炭整体复合材料的制备

用T型沸石/聚酰胺酸悬浊液浸渍聚氨酯泡沫,然后在900℃下热处理制备原位担载的T型沸石/泡沫炭复合材料。用SEM,XRD和物理吸附仪等设备对所得样品进行表征。结果表明:所得复合材料为分级结构整体块状材料,泡沫炭基体的大孔平均尺寸约为500μm;泡沫炭孔壁表面均匀镶嵌了大量沸石分子筛。所得复合材料的微孔孔径分布集中于0.45nm左右,比表面积达到328m2/g。复合材料中沸石分子筛自身的结构特性和化学组成保持不变。

柠檬酸钠绿色还原制备石墨烯

采用环境友好型还原剂柠檬酸钠,成功实现了温和条件下氧化石墨(GO)的控制还原,制备得到了石墨烯材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、傅立叶红外光谱(FT-IR)等对所得产物进行了分析表征,并研究比较了氧化石墨与氧化石墨烯还原产物(RGO)的电子输运性能。结果表明:柠檬酸钠可在温和条件下还原氧化石墨得到高质量的石墨烯。

以太西无烟煤为碳源制备单壁碳纳米管

以太西无烟煤为碳源,研究了用直流电弧放电法大批量制备单壁碳纳米管的工艺条件,考察了放电气氛及压力、催化剂种类及其用量和煤基炭棒的炭化终温对单壁碳纳米管产率的影响,采用发射光谱技术对电弧等离子体进行了实时监测,用透射电子显微镜、拉曼光谱技术、热重技术和物理吸附技术等对单壁碳纳米管产品进行了分析表征。研究表明,以稀土氧化物Y2O3和过渡金属Ni为催化剂、煤基炭棒为阳极,在0.05MPa氦气下电弧放电,可实现单壁碳纳米管的批量制备,单壁碳纳米管的产量随着煤基炭棒炭化终温的升高而增大。电弧放电得到的煤基单壁纳米碳管以管束形式存在;单壁碳纳米管粗产品中金属催化剂含量低于40%(质量);所得到的煤基单壁碳纳米管的直径在1.5～2.4nm之间,比表面积为199m2.g-1,孔容为0.388cm3.g-1,其中中孔占60%。光谱分析表明,电弧等离子体中存在大量的C和一定的CN活性物种。

硝酸氧化对沥青烯基有序介孔炭电化学性能的影响

采用硝酸对沥青烯基有序介孔炭（Ordered mesoporous carbon,OMC）进行氧化处理,在硝酸浓度为5mol/L、40℃-100℃下,考察了氧化温度对沥青烯基OMC的孔结构和电化学性能的影响,讨论了不同表面化学氛围的OMC孔道内电解液离子的传输过程。OMC的结构表征和性能测试采用XRD、物理吸附仪和电化学工作站等技术。结果表明：适度的硝酸氧化处理可以有效地改善OMC的电化学性能,低温氧化处理在化学改性OMC表面的同时,仍能保持其规则的孔道结构,比表面积和孔容基本不变;60℃氧化处理时,OMC表现出良好的双电层电化学行为和频率响应特性,电容器可以保持较快的充放电速率,时间常数约为6s;在5mV.s-1的扫描速率下其质量比电容值和能量密度分别为138F.g-1和3.9Wh.kg-1,较改性前分别提高了57%和63%。

纳米碳管/氧化锌异质结构的合成及发光性质

以纳米碳管(CNTs)为基体、铜为催化剂,采用催化碳热还原方法直接合成出具有异质结构的纳米碳管/氧化锌(CNT/ZnO)复合材料。利用扫描电镜、透射电镜及X射线衍射等手段研究了异质结构CNT/ZnO复合材料的形态和结构。发现氧化锌纳米线在纳米碳管表面的生长过程遵循催化剂诱导的汽-液-固(VLS)机制;氧化锌纳米线与铜催化剂和纳米碳管之间分别存在明显的界面,并且氧化锌纳米线与纳米碳管均保持了规整的晶体结构。同时也发现在大直径纳米碳管上易于形成高密的氧化锌纳米线;随沉积温度的升高ZnO的形态由线到棒最后形成颗粒。异质结构CNT/ZnO复合材料的诱导发光性能不同于氧化锌纳米线和纳米碳管,在蓝光区域的发光强度远大于紫外发光强度。

铁填充碳纳米管的原位合成

以无水三氯化铁为催化剂前驱体,乙烯为碳源,采用浮游催化法成功大量合成铁填充型碳纳米管。系统地考察了催化剂输入浓度及载气种类对产物的影响。利用环境扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射、拉曼光谱和振动磁强计等多种技术手段对产物进行了表征。结果表明:三氯化铁可以替代传统上惯用的有机金属化合物二茂铁作为催化剂前驱体,具有廉价、可控性好等优点,得到的碳纳米管内腔填充有连续的Fe纳米线;这些Fe填充纳米管具有超顺磁性。