简易模板法制备有序介孔碳

通过一种简易的模板法制备了有序介孔碳,即硅/P123三嵌段共聚物复合物经硫酸处理后,再加入蔗糖碳源经碳化和除硅处理合成出有序介孔碳。该方法与传统硬模板相比,其合成工序简单,成本更低;与其他简化合成方法相比,避免了由碳源不足而造成的介孔碳有序性低的缺点。通过小角XRD、N2吸脱附和HRTEM对样品及其中间过程进行了表征。结果表明,自晶化过程后,样品在合成的各个时期均保持着有序的介孔结构,当蔗糖添加量为1.5g时合成出的介孔碳材料有序性最高,比表面积和孔容也最高,分别为1261m2·g-1,1.03cm3·g-1。     

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.     

双峰孔分布薄壁中孔碳的便捷制备

以廉价的γ-氧化铝为模板制备薄壁中孔碳材料,且可在制备过程中方便地对碳材料的孔结构、微孔率等参数进行调控.以原位聚合的酚醛树脂为碳源取代蔗糖,简化了制备流程.制得的碳材料不仅可以较好地复制氧化铝模板的孔结构,且比表面积比以蔗糖为碳源的样品显著提高.在此基础上,选用模板堆积孔径与模板自身直径差异较大的长棒状氧化铝为模板,成功地以一种模板、经过一次聚合-碳化过程制备出了具有双峰孔分布(PSD)结构的薄壁碳材料,两个峰分别位于4 nm附近的较小中孔区和13 nm附近的较大中孔区.此外,所得碳材料的比表面积(>1800 m2·g-1)和孔容(>4.5 cm3·g-1)均很高,而微孔率却较低,具有优异的中孔特性.将所得碳材料用作电化学电容器的电极,电容可达200 F·g-1,且当电流密度从0.1 A·g-1升至1.0 A·g-1时,比电容仅衰减10%,表现出良好的电容性能.     

高功率超级电容器用介孔炭电极材料

以纳米CaCO3,为模板、蔗糖为前躯体制备超级电容器用介孔炭电极材料.材料的结构由氮吸附、TEM表征,借助恒流充放电、循环伏安和交流阻抗评价了其在6 mol·L-1KOH电解液中的电化学电容性能.结果表明,蔗糖基介孔炭的比表面积606 m2/g,富含10～30 nm的介孔.恒流放电法测得介孔炭在电流密度50 mA/g下的比电容为125 F/g,大电流倍率性能特别突出.电流密度增大到20 000 mA/g,比电容还保持有88F/g,远高于进口电容炭,该介孔炭是一种很有前景的高功率超级电容器炭电极材料.     

硅藻土辅助制备有序介孔碳及其电催化性能

以共聚物F127为软模板,酚醛树脂为碳源,引入硅藻土充当暂态支架,在不同硅藻土与酚醛树脂质量比下,用蒸发自组装法合成有序介孔碳材料.利用XRD,TEM,N2吸附-脱附对其结构进行表征,结果显示,与单一软模板相比,在硅藻土辅助下获得的介孔碳材料不仅具有高度有序的孔道,还具有更大的比表面积(717～773 m2 g-1)和孔径(3.9～11.3 nm).依据原料比例与介孔碳结构两者间的变化规律,初步探讨了硅藻土在制备中所起的辅助作用.采用微波多元醇还原法制备介孔碳载Pt电催化剂,在甲醇溶液中进行循环伏安测试,发现比表面积的增大有利于碳材料的电催化性能提高,当硅藻土与酚醛树脂的比例为0.5时,制备出的有序介孔碳比表面积最大,载Pt后呈现的正向氧化峰电流也最大.     

孔径渐变的有序介孔炭的合成及电化学应用

以SBA-15为模板,硼酸为孔道扩张剂,蔗糖为碳源制备了一系列孔径渐变的有序硼杂介孔炭材料,并研究了其电化学电容性能。氮气静态吸附测试表明,当硼酸物质的量分数从0%增大到75%时,介孔炭的孔径从3.3nm增大至8.1nm,并保持有序的介孔结构。电化学测试表明,在KOH电解液中,硼杂介孔炭比电容明显高于未掺杂硼有序介孔炭,孔道有序性和孔径大小共同影响了炭材料的电容性能。当硼酸物质的量分数为50%时,炭材料的比电容性能最优。     

有序介孔碳的合成及其相转变机理的研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,在碱性条件下,用低温合成方法合成了有序介孔硅,并以此为硬模板,蔗糖为碳前驱体,采用液相浸渍方法填充碳源,制备出有序介孔碳.通过XRD、TEM、N2吸附-脱附等测试方法对其表征,结果表明合成的介孔材料高度有序,均具有很高的比表面积(介孔硅,99...     

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.     

双模板法合成介孔/大孔二级孔道碳材料

以酚醛树脂低聚物为前驱物, 利用双模板法制备了具有介孔/大孔双孔结构的碳材料. 其中以二氧化硅蛋白石为大孔模板, 以嵌段共聚物自组装结构为介孔模板. 对样品进行了扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附实验表征. 结果表明所制备的双孔碳材料大孔直径约为230 nm, 介孔直径10 nm.     

介孔C/SiO2粉体的制备及对阳离子型染料的吸附

采用吸附法处理染料废水需要合适的吸附剂。利用溶剂蒸发自组装法,以甲阶酚醛树脂为碳源、介孔SiO2粉体为载体制备介孔C/SiO2粉体,表征所制C/SiO2粉体的结构,研究C/SiO2粉体对阳离子型染料亚甲基蓝和阳离子红X-GRL的吸附性能,并与相同条件下制备的非负载的多孔C粉体以及介孔SiO2载体进行比较。结果表明,介孔C/SiO2粉体的孔窗口为11~18 nm,比表面积为303 m2.g-1,比孔容为1.11 cm3.g-1;C/SiO2粉体对这两种染料吸附量均高于C粉体和SiO2载体;在pH≤10的范围内,吸附量随pH值增大而显著提高。     

Carbon and SiC macroscopic beads from ion-exchange resin templates

A method for preparing carbon and SiC macroscopic beads using ion-exchange resins as a macrotemplate that determines the macroshape and the pore structure of the product materials is reported. First, silicates are ion-exchanged into the resins to prevent the resin from collapsing during subsequent carbonization and allow them to be used as precursors for SiC formation. SiC is prepared via carbothermal reduction of carbon/silica composite beads obtained upon carbonization of the resin/silicate in an inert atmosphere. Finally, silica is removed by HF etching. Very high-surface area (1670-2026 m2 g-1) micro- or micro-/mesoporous carbon beads and relatively high-surface area (35-63 m2 g-1) macro- and meso-/macroporous SiC beads were prepared by the described method. The pore structure and the macroshape of the particles were controlled by the type of ion-exchange resins employed, gel or macroreticular.     

含氮中孔碳材料的制备及其双氧水分解活性

以三聚氰胺和甲醛作为碳源和氮源,合成三聚氰胺甲醛树脂前驱体(2);采用模板法,以CaCl_2为模板剂,2经高温碳化处理制备孔结构发达的含氮中孔碳材料(NMC),其结构经N_2吸附/脱附、扫描电镜(SEM),X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)表征。不同炭化温度(700℃,800℃,900℃)下所合成的NMC表面氮含量为3.85~10.80at%,比表面积为570~870m~2·g~(-1),中孔孔径为4nm和10nm。以H_2O_2分解反应作为探针反应,考察了NMC的催化活性。结果表明:NMC的催化活性随着碳化温度的升高而增大,碳化温度为900℃的NMC分解H_2O_2的升温速率为6.92℃·min~(-1),循环套用5次后,活性基本维持不变。     

Structural and sorption properties of carbon replicas obtained by matrix carbonization of organic precursors in SBA-15 and KIT-6

We have carried out a comparative study of matrix carbonization of some organic precursors (sucrose, polydivinylbenzene, polyphenol-formaldehyde, polyacrylonitrile, acetonitrile) in SBA-15 and KIT-6 silica mesoporous molecular sieves. We have shown that carbon mesoporous molecular sieves of the CMK-8 type, obtained in KIT-6 mesopores, have better adsorption characteristics due to the features of the three-dimensional cubic structure, the larger pore volume and thickness of the walls of the framework. The maximum micropore volume is observed in CMK-3 and CMK-8, obtained by carbonization of polyphenol-formaldehyde and polydivinylbenzene, while the greatest specific surface area is observed on carbonization of sucrose, where the maximum hydrogen adsorption capacity is achieved at a level of ∼1.4 wt.% (77 K, 1 atm). We show that the mesopore surface coverage by hydrogen in carbon mesoporous molecular sieves increases as the degree of graphitization increases.     

有序介孔碳的简易模板法制备与电化学电容性能研究

0引言电化学电容器(Electrochemical Capacitors),又称为超级电容器(supercapacitors)是介于传统电容器和二次电池之间的一种新型储能装置,它具有循环寿命长、比容量高、能快速充放电等优点[1,2]。近年来随着电子、电气设备的日趋小型化以及电动汽车工业的不断发展,作为后备电源和记忆候补装置的超级电容器日益引起了人们的广泛关注。碳材料由于具有成本低、比表面积大、导电性优良、制备电极工艺简单等特点,一直是超级电容器电极材料的首选。其中,活性炭是最早采用的多孔电极材料,其比表面积可高达2500￣3000m·2g-1[3]。然而,活性炭材料…     

Effect of the conditions of the matrix carbonization of sucrose on the structure and adsorption properties of mesoporous carbon materials

A study was carried out on the effect of the conditions of the matrix carbonization of sucrose in MCM-48 and SBA-15 silica mesoporous molecular sieves on the structure and adsorption properties of the resultant CMK-1 and CMK-3 mesoporous carbon molecular sieves. CMK-3 was found to be a structurally similar replica of SBA-15. An exact replica is not formed in the case of MCM-48. This failure is attributed to considerable deformation of the matrix during the carbonization process due to the bicontinuous pore system and thinner framework walls. This is probably related to transformation of the carbon material into a low symmetry product upon detemplating of the C/MCM-48 composite (dissolution of the silica). Mesoporous carbon materials were obtained with good adsorption structure features. Translated from Teoreticheskaya i éksperimental'naya Khimiya, Vol. 44, No. 6, pp. 365–370, November–December, 2008.     

以介孔分子筛为金属催化剂载体制备纳米碳管

 以不同的介孔分子筛作为金属催化剂载体,对催化合成纳米碳管进行了系统的研究,讨论了反应条件对纳米碳管纯度和产量的影响. 结果表明,不同的介孔分子筛对金属活性中心的形成、碳组分的扩散、纳米碳管的管径及形态均有明显的影响. 此外,金属的种类、状态和含量也影响纳米碳管的合成. 探索了合成高产量纳米碳管的条件,并对介孔分子筛上生长纳米碳管的特点进行了讨论.     

介孔-C/MnO2非对称超级电容器的研究

以氧化硅介孔分子筛SBA-15为模板制备出介孔MnO2和介孔炭, 并分别作为正极和负极在6 mol·L-1 KOH电解液中组装出新型非对称超级电容器. 小角X射线衍射(LXRD)、透射电镜(TEM)以及N2吸附-脱附测试表明样品具有介孔结构, 且比表面积较大, 孔径分布范围较窄. 采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学方法考察了非对称超级电容器的性能. 在0.1 A·g-1电流密度、不同充放电电位下进行研究, 得出最佳充放电电位为1.8 V. 结果表明, 在0.1 A·g-1电流密度、1.8 V的充放电电位下电容器的充放电性能良好, 等效串联电阻(ESR)为1.15 Ω, 功率密度为89.0 W·kg-1, 能量密度达31.3 Wh·kg-1, 首次放电比容量为76.7 F·g-1, 经过1000次循环容量仍保持在69.5 F·g-1.     

有序多级孔N/Nd/TiO_2的制备及其在可见光下催化降解甲基橙的性能

以聚苯乙烯为胶晶模板,采用溶胶-凝胶法制备了有序多级孔N/Nd/TiO_2(1),其结构和形貌经SEM,XRD,XPS和N2吸附-脱附表征。研究了1在可见光下催化降解甲基橙的性能。结果表明:1为有序大孔/介孔多级结构,大孔孔道/介孔孔窗呈相互通透三维有序结构,大孔孔道内径约230 nm,介孔孔窗约30 nm,比表面积为125.50 m~2·g~(-1),比孔容为1.124 5 cm~3·g~(-1)。1催化甲基橙的脱色率为42.76%。