MgO模板法制备多孔碳及其影响因素的研究

通过改变氧化镁前驱体和碳前驱体可制备具有高比表面积的各种多孔碳材料。近年来,关于氧化镁模板法制备多孔碳材料的研究较为活跃。本文介绍了近年来利用MgO为模板剂制备多种碳纳米材料的一些研究进展,综述了该方法的反应机理、制备条件对多孔碳材料的影响及MgO作为模板剂的优势,并对其多孔碳材料作为吸附材料、电容器的应用领域进行了展望。     

梧桐絮制备多孔纤维碳材料及其在超级电容器中的应用

以法国梧桐絮为原料、KOH为活化剂,通过碳化制备多孔纤维碳材料,并在此基础上组装了超级电容器器件。通过SEM、EDS、XRD、Raman、FTIR、BET等对制备的多孔纤维碳材料进行表征,并研究了多孔纤维碳材料电极的电化学性能。结果表明:在扫描速率为50 mV·s~(-1)时,800℃下碳化制备的梧桐絮多孔纤维碳材料电极的比电容可以达到236 F·g~(-1);所组装电极在循环10 000次后,比电容仍维持原来的99.8%,表明梧桐絮多孔纤维碳材料在超级电容器领域有巨大的应用潜力。     

基于木薯秸秆制备三维多孔碳及其在微生物燃料电池中的应用

微生物燃料电池是一种可以从污水中直接回收能量的新型装置。然而,相对低的输出功率密度严重限制了它的应用。阳极材料对于提高其功率密度和能量转换效率至关重要。本文利用一步碳化法基于农业废弃物木薯秸秆制备了先进的三维多孔碳阳极,用扫描电子显微镜观察了所制备的材料的形貌,发现其内部呈现天然筛管式大孔结构,可有利于增大阳极生物负载量和优化传质作用。利用交流阻抗谱、循环伏安技术以及双室微生物燃料电池结构研究了材料的电化学性能,结果发现,800℃下碳化得到的三维多孔碳具有最优的电化学活性和最佳功率输出,其最大功率密度高达73.0W/m~3,是商业碳纸的3.7倍。此研究为构筑高效生物化学体系电极材料提供了新思路和新方法。     

AAO模板的制备及其应用

以多孔阳极氧化铝膜为模板制备纳米结构材料具有独特的优越性,得到了广泛的关注。本文介绍了在草酸溶液中制备的AAO模板的工艺过程,并用扫描电子显微镜（SEM）对阳极氧化铝膜的形貌和结构进行了表征,最后介绍了AAO组装体系的应用。     

模板法制备多孔碳修饰微生物燃料电池阳极的研究

以MCM-22分子筛为模板、蔗糖为碳前驱体、镍离子为催化剂,将无定型碳转化成多孔碳材料(PC),采用SEM测试、BET测试对其表面形貌及比表面积进行表征,采用EIS测试和CV测试对其修饰电极进行电化学性能表征,并将其修饰电极装配于微生物燃料电池(MFC)中运行,对MFC进行性能分析和COD去除率分析。SEM测试显示PC结构呈碎片化片状结构,BET测试其比表面积为578.66 m~2·g~(-1)。EIS测试显示,PC修饰碳布(PC-CC)的活化阻抗较小,仅为2.6Ω,CV测试中PC-CC也出现了较弱的氧化还原峰。与以未修饰的空白碳布为阳极的MFC相比,以PC-CC为阳极的MFC的COD去除率和最大功率密度均有提高。表明PC作为阳极修饰材料能够有效提升MFC性能,其简易的制作流程为大规模制备MFC阳极提供了可能。     

轧膜成型法制备燃料电池NiO/YSZ多孔阳极材料的研究

以水基轧膜工艺制备出了不同粘结剂含量的NiO/氧化钇稳定氧化锆(YSZ)固体氧化物燃料电池多孔阳极材料。研究了粘结剂含量和制备工艺条件等对多孔阳极微结构和性能的影响。实验结果表明:轧膜坯体的烧结温度对NiO/YSZ阳极烧结体的孔隙率有着决定的影响;为获得较高孔隙率和一定孔径分布的阳极烧结体,轧膜生坯的烧结温度应不超过1450℃。此外,粘结剂含量对轧膜生坯的烧结行为及烧结体的性能也有明显的影响,在相同的烧结温度下,高粘结剂含量阳极烧结体的孔隙率和孔径范围明显高于低粘结剂含量的烧结体,其中,粘接剂含量5%的生坯烧结后得到的NiO/YSZ阳极材料具有较好的综合性能;此外,NiO/YSZ材料还原后所得Ni/YSZ金属陶瓷多孔阳极的电导率随试样烧结温度的升高而升高,随测试温度升高而降低,800℃下的其电导率可达150S/cm。     

锂离子电池碳负极材料的性能特点及导电聚并苯多孔碳材料的制备方法

锂离子电池碳负极材料由于来源广泛、成本低廉、化学稳定性好,一直成为商品化二次电池电极材料的首选。而多孔高分子裂解碳材料由于比表面积大、吸附能力强、电导率高、制备工艺简便等优点在新能源锂离子电池领域得到广泛应用。综述了锂离子电池常见的碳负极材料如天然石墨、中间相碳微球、无定形碳、高分子裂解碳等性能特点;并重点阐述了酚醛树脂热裂解制备导电聚并苯多孔碳材料的方法——如氯化锌发泡法、乙醇发泡法、环己烷发泡法、沸石模板法等,为探索大容量、高电导率新型多孔碳电极材料的制备方法及在电池等领域中的应用提供借鉴。     

掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原反应的研究进展

苯胺是重要的化工原料和合成中间体,通过硝基苯的催化还原反应可以方便地制备苯胺类化合物。多孔碳材料因其高比表面积、发达的孔隙结构和容易回收等特点在催化领域越来越受到重视,然而其应用受到自身活性位点缺乏和化学惰性的限制。杂原子掺杂可以增强碳材料的表面极性,调节电子结构,改善其催化性能,可作为硝基苯催化还原反应的有效催化剂。本文对近年来掺杂多孔碳材料在硝基苯催化还原反应中的研究进展进行了总结。本文概述了氮掺杂型多孔碳材料、共掺杂型多孔碳材料、负载贵金属的掺杂多孔碳材料和负载廉价金属的掺杂多孔碳材料这4种主要的掺杂多孔碳材料的制备方法,并详细介绍了不同掺杂多孔碳材料在催化硝基苯催化还原反应时的催化性能、可能的催化活性位点以及催化机理。最后,指出目前掺杂多孔碳材料催化硝基苯还原还需要解决反应选择性、催化剂催化活性和生产成本等问题,以生物质为前体,开发共掺杂型和二元双金属负载的掺杂多孔碳材料是未来的重要发展方向之一。     

掺杂型分等级多孔碳材料的制备及有机污染物吸附的研究进展

有机废水不断地被排放,严重污染了生态环境,因此对有机废水的治理显得迫在眉睫。多孔碳材料具有比表面积高、孔结构发达、合成原料丰富且容易获取、易于表面改性等优点。而将多孔碳材料掺杂异质元素后,进一步优化其性能,提高对有机废水的处理。本文总结了异质元素掺杂分等级多孔碳材料的制备方法和吸附应用的研究进展,希望可以促进分等级多孔碳材料在有机废水处理中的应用研究,为多孔碳材料的规模制备和实际应用提供理论根据。     

N掺杂多孔碳材料研究进展

通过掺杂氮原子对多孔碳材料进行功能化,可强化多孔碳材料固有的优异性能并赋予其新功能,从而拓宽其在各领域的应用范围。近年来,研究者相继开发了一系列技术方法,已制备得到多种结构特异、性能优异的氮掺杂多孔碳材料。本文基于氮掺杂多孔碳材料的最新研究进展,详细介绍了利用液相模板法、化学气相沉积法、氨气后处理法、化学活化法和水热法等制备氮掺杂多孔碳材料的方法,评述了各种方法的特点及局限性,并简要介绍了该类材料在电池催化、气体吸附分离、储氢及污染气体脱除等方面的应用,指出了氮掺杂多孔碳材料工业应用的规模化制备发展方向。     

科技进展

这类电池的推动力来自金属箔阳极中锂的迁移(锂电池),或来自嵌入可逆型多孔碳阳极通过固体电解质向低电位锂嵌入可逆型金属氧化物阴极间的锂的迁移(锂离子电池)。本专利介绍了一种大表面积氧化钒作为阴极材料的细节。主要发明了一种制备改进的V_6O_(13)的方法,进入阴极的锂的数量由氧化物     

MOF衍生碳材料的制备与研究进展

多孔碳材料因其具有优良的物理化学性质,在能源、环境和催化等领域备受关注。实现多孔碳材料的结构与形貌组成可控可调,降低制备成本是它的研究重点。金属有机骨架材料(MOF)是金属离子和有机物通过配位键形成的一类新型多孔材料,在储能、催化和分离中都有广泛的应用。使用MOF作为碳的前驱体或模板制备碳材料,可以很好地继承MOF固有物理化学性质,如大比表面积、规则的孔道结构、高孔隙率、优良的吸附性能等。综述了近年来使用不同种类的MOF热解制备碳材料工作的研究进展,为今后的研究工作提供依据。     

高度有序多孔阳极氧化铝制备工艺的研究

影响多孔阳极氧化铝(porous anodica lumina,PAA)形貌及结构等的因素有很多,如抛光铝片的表面粗糙度、电解液温度、氧化电压、氧化时间、搅拌速率等。本文采用二次阳极氧化法,以草酸为电解液,研究了高度有序AAO模板制备过程的主要工艺条件,并采用扫描电子显微镜对模板的形貌进行表征。结果表明,在电解液温度为12℃,氧化电压为40V能够得到高度有序的、孔径为80nm左右的多孔阳极氧化铝膜。     

多孔阳极氧化铝模板制备工艺的研究

以硫酸溶液为电解液,采用二次阳极氧化工艺制备高度有序的多孔阳极氧化铝模板.研究了电解液浓度、阳极氧化电压和阳极氧化温度对多孔阳极氧化铝模板形貌、孔径和孔间距的影响,并以高氯酸和丙酮的混合溶液为电解液,利用第三次阳极氧化,一步实现了多孔阳极氧化铝膜的通孔剥离,获得具有较大面积、韧性较好的通孔多孔阳极氧化铝模板.     

溶胶凝胶法N,N-二甲基甲酰胺对多孔炭孔隙结构的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为模板硅源,蔗糖为碳前体,添加N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为控制干燥化学助剂(DCCA),运用溶胶凝胶(Sol-Gel)法制备多孔炭材料。通过SEM和低温N2等温吸脱附等手段对材料的结构进行了测试与表征,结果表明:在优选工艺条件后,成功地制得了无龟裂混合干凝胶,溶硅去模后多孔炭材料孔径主要集中分布在2～7nm。     

AAO模板制备条件的研究

为了得到高度有序的多孔阳极氧化铝(anodic aluminum oxide,AAO)模板,本文分别研究氧化电压、氧化温度、电解液种类、电解液浓度等影响因素对阳极氧化铝模板形成的影响,利用扫描电镜( SEM)观察不同条件下氧化铝膜的微观结构,从而得出了阳极氧化铝模板的最佳制备工艺范围:温度0～20℃,氧化电压35～50...     

微波辅助加热法碳化不同粒径ZIF-8制备多孔碳材料

合成不同粒径的金属-有机骨架化合物ZIF-8,采用微波辅助加热方法直接碳化制备了纳米多孔碳材料。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RAMAN)和氮气吸脱附等温线测试对材料的形貌、结构和孔径分布等进行表征。结果表明:ZIF-8粒径对微波辅助加热法制备的多孔碳形貌、结构具有很大的影响,100nm粒径的ZIF-8碳化的多孔碳具有多级孔道结构,并且有一定石墨化度。     

基于废弃PET的高值化功能性多孔碳材料及其应用进展

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）应用极为广泛。废弃PET在自然界中不易降解，环境污染问题日益严峻。传统的物理回收和化学回收存在产品性能不稳定、工艺复杂、设备要求高等问题。利用物理或化学的方法将废弃PET转化为性能优异、功能强大、应用面广的高附加值功能材料是解决废弃PET环境污染问题及使资源可持续发展的重要技术。本文系统地归纳了废弃PET制备高附加值功能性多孔碳材料的方法，包括直接碳化法、活化法和模板法，重点综述了基于废弃PET的多孔碳材料在环境修复、能量存储与转化、催化等领域的应用研究进展。针对目前基于废弃PET的多孔碳材料制备与应用研究中存在的问题，提出塑料废弃物的高效分类、低能耗、孔隙结构精确可控先进制备技术的研发，以及多孔碳材料构效关系机理的深入探究是实现废弃PET高值转化及工业化应用的重要研究方向。     

固体氧化物燃料电池阳极研究

作为固体氧化物燃料电池(SOFC)的关键部件之一,阳极性能对SOFC性能有着十分重要的影响.本文主要对阳极研究进展进行综述,重点对阳极组织和性能方面的研究情况进行了阐述,合理选择阳极材料和制备工艺条件,优化阳极微观组织结构是获得高性能阳极的重要方面.对阳极材料选择和制备方法进行了简单的介绍.     

以多孔氧化铝为模板电沉积制备磁性纳米线阵列膜

近年来,以多孔阳极氧化铝为模板制备磁性纳米线材料颇受人们的关注。综述以多孔阳极氧化铝为模板,采用电化学沉积制备各种有序磁性纳米线阵列膜的最新研究进展,同时展望磁性纳米线的应用前景。