自组装软模板法制备有序中孔炭研究进展

通过介绍自组装软模板法制备有序中孔炭的发展历程和基本原理,说明该方法具有操作简单、成本低、易于控制等优点。重点评述了自组装软模板法制备有序中孔炭在产物形貌控制和多级孔结构制备方面的研究进展,分析认为,今后的研究可以在拓展前驱体范围、提高宏观产物柔韧性以及导电性等方面得到进一步发展。     

模板法煤沥青基中孔炭的制备及其电化学性能

以煤沥青质为碳源,气相法二氧化硅为模板,制备中孔炭(Mesoporous carbon,MC),通过CO2活化调变其表面结构.用TEM、N2吸附、电化学工作站及Land电池测试系统等对产品炭的微观结构及电化学性能进行研究.结果表明:在活化温度900℃、CO2气流量100mL/min条件下,随着活化时间的增加,炭产品的BET比表面积、微孔孔容均呈增加趋势.在活化时间为150min时,产品炭的BET比表面积可达1 360m2/g,比活化前的比表面积提高了约88%.产品炭作为超级电容器电极材料表现出良好的电化学性能,活化时间为120min的样品,在1000mA/g的电流密度下,材料的质量比电容为135F/g,10000次充放电循环后,比电容值保持率高达93%.     

沥青基中孔炭的制备及其吸附性能

以煤焦油沥青为碳源,液相原位合成的MgCO3纳米颗粒为模板,一步法制备了中孔炭材料。利用氮气吸附-脱附实验,X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行表征,并且研究了其对甲苯和维生素B12(VB12)的吸附性能。结果表明:制备的中孔炭材料孔径集中分布在2-10nm,且比表面积、孔容和中孔率最大分别达到530m2.g-1、0.92cm3.g-1和99%,中孔炭(PBMC-1.5)对甲苯分子和VB12分子的饱和吸附量分别达到801和275mg.g-1。     

高性能超级电容器有序中孔炭材料的研制

采用微湿含浸法制备了一系列具有不同比表面积和孔径分布的超级电容器有序中孔炭材料。采用液氮吸附脱附等温线、小角XRD以及TEM表征了有序中孔炭的孔结构,在1MEt4NBF4|PC电解液中测试了其电化学性能。结果表明,所制得的有序中孔炭的BET比表面积随糠醇加入量的增加先增加后减小,糠醇加入量少制得具有CMK-5结构的有序中孔炭,加入量多制得的CMK-3结构。电化学性能测试结果表明,在1mA·cm-2的充放电电流密度下各有序中孔炭材料比电容的大小顺序与其BET比表面积的大小顺序基本一致,具有CMK-3结构的有序中孔炭的倍率性能最好,并且也好于无序中孔炭的。     

模板炭化法制备沥青基中孔炭材料

以MgO为模板，采用低软化点（27℃）各向同性沥青为炭材料前驱体，采用程序升温一步炭化法制得了系列中孔炭材料。采用乙酸镁和柠檬酸镁为MgO的前驱体，沥青与MgO前驱体按照不同质量比混合，混合比例以得到的MgO为计算基准。采用低温N2吸附测得炭材料的比表面积和孔径分布，采用透射电镜观察炭材料的内部结构特征。结果表明，两种...     

模板炭化法制备沥青基中孔炭材料

以MgO为模板,采用低软化点(27℃)各向同性沥青为炭材料前驱体,采用程序升温一步炭化法制得了系列中孔炭材料。采用乙酸镁和柠檬酸镁为MgO的前驱体,沥青与MgO前驱体按照不同质量比混合,混合比例以得到的MgO为计算基准。采用低温N2吸附测得炭材料的比表面积和孔径分布,采用透射电镜观察炭材料的内部结构特征。结果表明,两种前驱体与沥青混合得到的炭材料比表面积均随MgO/沥青质量比例的增加呈线性增加趋势,柠檬酸镁体系中MgO/沥青质量比为8/2时最高比表面积达到1295m2/g,随MgO/沥青质量比的不同分别在2.5nm和5nm处有集中的孔分布;乙酸镁体系制得的炭最高比表面积也达到1199m2/g,并且在5nm和12nm处有集中的孔分布。     

一步模板炭化法制备新型沥青基中孔炭材料

以乙酸镁和柠檬酸镁为模板(MgO)镁源,沥青为碳前驱体,在氮气氛中950℃一步炭化制得高表面积中孔炭材料.采用1 mol/L的HCl去模,并将炭材料洗涤至中性.采用低温N2吸附测得炭材料的比表面积和孔径分布,透射电镜观察炭材料的内部结构特征.结果表明:尽管未经活化,所得炭材料中的孔大多为中孔,BET比表而积达到1295 m2/g,当以柠檬酸镁为MgO前驱体时,所得炭材料的收率可高达50%.     

印刻法制备中间相沥青基中孔炭

用中间相沥青作碳源,硅胶水溶液作造孔剂,采用胶体印刻法制得一系列中孔碳。实验发现当适量纳米级硅源添加到中间相沥青中,会在彼此颗粒间形成一定的纳米孔道,从而导致中间相沥青在炭化过程中没有沥青由固相向液相转化的过程。结果表明：碳硅比、印刻温度以及中间相沥青的基本物化性质都将对中孔碳的孔结构发生重要影响。且制得比表面积和孔容分别为482m2/g和1.62cm3/g的中孔碳。     

有序中孔炭球的自组装合成及其结构控制

以间苯二酚糠醛低聚物为炭前驱体,三嵌段共聚物F127为结构导向剂,通过悬浮辅助的蒸发诱导自组装乳化成球,高温炭化后得到有序中孔炭球. 考察了乳化剂用量和搅拌速度对有序中孔炭球的粒径和表面形貌影响,嵌段共聚物F127与间苯二酚摩尔比（F127/R）及间苯二酚糠醛反应时间对有序中孔炭球的微观结构影响. 结果表明：当乳化剂用量从0.1vol%增加到2.0vol%,有序中孔炭球的粒径从400μm减小到100μm;在乳化剂用量相同时,搅拌速度从100r/min增加到600r/min, 有序中孔炭球的粒径从341μm减小到60μm;当 F127/R的比值为0.008、0.015和0.025时,分别制得三维体心立方、二维六方和无序蠕虫结构的中孔炭球.     

半限域层次孔炭三维锂负极的构筑及性能

金属锂负极是锂电池极具发展潜力的高能二次电池负极材料,但是锂枝晶生长、界面不稳定、循环稳定性差和体积膨胀大等问题限制了锂负极的应用。针对枝晶生长和体积膨胀的问题,本工作通过模板法构筑了一种具有较大比表面积的半限域式层次孔炭(HPC)材料,HPC电极材料的高比表面积可降低局部电流密度,丰富的孔道结构可将锂限制在其内部沉积,从而达到抑制枝晶生长和缓解体积膨胀的目的。Li‖HPC电池在电流密度为1.0 mA·cm^-2、沉积电量为1.0 mAh·cm^-2条件下可以循环超过250周次,其库仑效率保持在97.6%。采用此负极与磷酸铁锂(LiFePO₄)正极匹配制备的Li@HPC‖LiFePO₄全电池,在0.5 C下循环100周次后的正极放电比容量为93.6 mAh·g^-1,较相同条件下的Li@Cu‖LiFePO₄全电池(60.8 mAh·g^-1)提升了32.8 mAh·g^-1。     

有序介孔碳纳米材料的合成及载药系统构建研究进展

有序介孔碳纳米材料(OMCNs)因具有高的比表面积、有序的介观结构和良好的生物相容性,在药物缓释方面应用广泛。介绍并对比分析了硬、软模板法合成OMCNs的相关研究,综述了基于OMCNs构建载药系统,尤其是具有响应性释药和靶向释药特性的载药系统的研究进展。     

MoS2/有序介孔碳复合材料的制备及性能研究

采用水热法合成了纯MoS2及MoS2/有序介孔碳复合材料(MoS2/OMC)。X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及循环伏安曲线(CV)等分别用来表征样品的结构、形貌及电化学性能。实验结果表明,以钼酸钠和硫脲分别为钼、硫源合成的MoS2/OMC复合材料的性能较纯MoS2有明显提升。MoS2/OMC复合材料的首次放电容量达到1247mAh/g,第二、三次的放电容量分别为948mAh/g、894mAh/g,容量保持率为94%。二、三次充、放电曲线的近乎重合及高倍率下的高放电容量,亦表明该复合电极有极佳的循环稳定性及良好的可逆性。     

聚苯胺改性有序介孔碳在漆酶生物传感器上的应用

利用电化学聚合法在固定有漆酶的有序介孔碳上制备了聚苯胺薄膜,并将其用于构建漆酶传感器。电化学结果表明,与未改性的介孔碳电极相比,聚苯胺改性介孔碳修饰的电极对酚类物质显示出很好的电催化氧化活性,构建的漆酶传感器的检测限低,线性范围宽,对邻苯二酚的选择灵敏度为0.08314 A/(mol/L),线性范围为0.55~10.45μmol/L,检测限为0.173μmol/L。     

铁掺杂含氮有序介孔碳的制备及对甲基橙吸附性能研究

以甲阶酚醛树脂为碳源,以F127为模板剂,硝酸铁和尿素为添加剂,正硅酸乙酯为结构增强剂,利用蒸发诱导自组装法(EISA)制备了铁掺杂含氮介孔碳,采用透射电镜(TEM)、氮气吸附和X射线(XRD)等手段对其进行了表征,结果表明:在掺入铁后,介孔碳依然保持了良好的二维六方结构(p6mm),同时浸润性明显提高。所制备样品具有较大的比表面积,可以高达1483m2/g,比表面积随着铁掺入量的增加呈现降低的趋势,有序度也会随之降低。在吸附有机染料甲基橙的实验中,铁掺杂含氮有序介孔碳对甲基橙的吸附可以达到196.76mg/g,最大吸附率可以达到98.5%。     

埃洛石为模板合成中孔炭

以天然矿物埃洛石为模板, 蔗糖为碳源合成了具有“壳-核”结构的中孔炭。通过SEM、TEM、N₂吸附、XRD、Raman、TG对样品进行了形貌和结构表征。结果表明: 模板炭具有一维管状结构, 与埃洛石具有相似的形貌。经过700℃和900℃炭化后的模板炭比表面积达到了945 m²/g和1147 m²/g, 孔容和中孔率也较埃洛石有了很大的提高。去除模板后得到的模板炭具有很高的纯度, 为无定形炭。升高炭化温度, 模板炭的拉曼特征参数R值降低, 热分解温度由563℃提高到623℃。同时, 对模板炭的形成过程及孔道形成机理进行了分析和讨论。     

有序介孔材料的合成及机理

有序介孔材料作为一种新型的纳米结构材料，近年来已成为跨学科的国际研究热点之一。综述了有序介孔材料的合成及其机理，指出有序介孔材料在分离、催化、纳米技术等领域的潜在应用价值。     

工业硫酸氧钛合成有序介孔TiO2及其机理研究

采用复合表面活性剂CTAB和P123形成的超分子模板为结构导向剂,以工业硫酸氧钛液为钛源,控制溶液pH值及水解条件调控TiOSO₄的水解缩聚及与模板剂的自组装速率,钛水解胶粒通过界面作用形成介孔前驱体,脱模后制得二维六方,比表面积为205.7m²/g,平均孔径为3.28nm的锐钛型有序介孔TiO2. 用XRD、HRTEM、SAED及等温N2吸附等对样品进行了表征,初步探讨了介孔的形成过程. 钛水解胶粒和复合模板剂通过界面处的静电和氢键等相互作用,协同形成介孔结构,属协同作用机理.     

基于有序介孔碳/PDDA固定化漆酶的邻苯二酚传感器性能研究

采用有机交联水性环氧树脂为碳源,以SBA-15为模板,制备了有序介孔碳(OMC),并对其电化学性能进行研究。透射电镜结果表明其具有典型的二维有序六角介孔结构,孔径大约为3nm。电化学测试结果表明OMC/Lac/Au电极对邻苯二酚具有很好的电催化氧化活性。将OMC应用于构建漆酶生物传感器,结果表明,传感器对邻苯二酚的线性检测范围为0.67~8.59μmol/L,灵敏度为0.349A/(mol/L),检测限为0.117μmol/L。     

嵌段共聚物及其在有序介孔材料制备中的研究进展

介绍了近年来嵌段共聚物及其在制备有序孔材料中的应用与发展。综述了嵌段共聚物的结构特点、制备方法、自组装机理及利用嵌段共聚物自组装和利用嵌段共聚物作为模板剂制备有序介孔材料,指出了嵌段共聚物在制备有序介孔材料应用中的优点、社会价值和需要解决的问题。