不同碳源制备的介孔碳分子筛的性能研究

以介孔分子筛SBA-15为模板剂,分别采用蔗糖、糠醇和酚醛树脂作为碳源制备介孔碳分子筛.用TGA、XRD、N2吸附-脱附和TEM对制备的样品进行了表征和比较.结果表明,三种碳源制备的介孔碳分子筛的结构有序性明显不同.用蔗糖为碳源能够得到结构高度有序的介孔碳分子筛,其比表面积和孔容最大,分别为1 422 m2·g和1.15 cm3·g;用糠醇为碳源制备的样品次之;用普通酚醛树脂为碳源制备的样品其结构有序性最差.     

原位法棒状有序介孔碳的制备及表征

采用原位模板法(软模板),以可溶性酚醛树脂(苯酚-甲醛)为碳源、三嵌段共聚物(F127)为结构导向剂、水热合成了形貌可控制的棒状有序介孔碳.利用XRD、TEM、N_2吸附-脱附法和拉曼光谱法等方法对材料的结构和形貌进行表征.结果表明,当水热温度180℃时,所合成的有序介孔碳具有明显的棒状形貌,而且良好的有序度,比表面积较大,长度均为400~500nm.     

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.     

介孔碳的快速水相合成及对辣根过氧化物酶的固定

以间苯三酚-甲醛为碳源前驱体, 嵌段聚合物F127 (PEO₁₀₆PPO₇₀PEO₁₀₆)为模板剂, 在水相中快速合成了介孔碳材料. 将其应用于辣根过氧化物酶的固定化, 并初步研究了固定化对酶稳定性的影响. 利用TEM和SEM观察该材料的微观结构, 通过N₂吸附-脱附技术对介孔碳材料的孔结构和孔容等进行了表征. 结果表明, 介孔碳材料具有蠕虫状介孔结构, 孔径可在5.6～7.6 nm之间调变, 相应的比表面积介于691.1～787.8 m²/g, 且随着反应体系中盐酸浓度的增加, 所得材料的孔径、比表面积和孔容等均呈现减小的趋势. 固定在介孔碳中的辣根过氧化物酶, 保持了其蛋白质二级结构, 且与游离酶相比, 固定化酶的热稳定性、pH稳定性和操作稳定性都有明显的提高. 经多次循环操作, 固定化酶依然保持较高的活性, 说明其具有良好的可重复利用价值.     

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1330 m²·g^-1和2.13 cm³·g^-1, 平均孔径6.4 nm. 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、241.55 mg·g^-1; 修饰后饱和吸附量可分别达到495.05、68.21 mg·g^-1. 功能化介孔碳表现了较强的选择性吸附Cu(II)的能力.     

Vp/TAIC共聚物的合成、结构及对麻醉药品吸附性能研究

乙烯基吡咯烷酮为单体(Vp),三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)为交联剂,在混合致孔剂二甲亚砜和乙酸丁酯存在下,用悬浮聚合法制得一系列交联大孔(VpT)共聚物。测定了共聚物的孔结构参数及其对吗啡等麻醉药物的吸附性能。     

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, 992～1096 m²/g; 介孔碳, 930～1208 m²/g), 较大的孔容和较窄的孔径分布. 还发现随着反应温度的升高, 介孔硅的结构从二维六方相(p6mm)转变为三维立方相(Ia3d); 介孔碳在复制介孔硅后, 其结构也从三维立方相(Ia3d)转变为四方相(I4₁/a), 并对相转变机理做了初步探讨.     

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.     

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 m²·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.     

有序介孔碳涂层修饰固相微萃取纤维的制备及吸附性能研究

以酚醛树脂为碳源,三嵌段共聚物F127为软模板剂,制备了具有有序介孔碳涂层的固相微萃取纤维。氮气吸脱附表征表明,粉末介孔碳比表面积929 m2/g,平均孔径5.1 nm。利用气相色谱-飞行时间质谱联用技术,介孔碳涂层修饰的固相微萃取纤维对多种有机物萃取结果表明纤维对苯系物有较佳的萃取性能。介孔碳涂层是一种具有应用前景的新型固相微萃取涂层。     

高温下自生压力原位碳化制取介孔碳

以不同配比表面活性剂为软模板合成as-SBA-15, 将其在特制高压釜内, 通过高温自生压力反应(RAPET)使表面活性剂软模板在SBA-15的孔道内原位碳化, 得到碳/介孔二氧化硅复合物, 表面活性剂同时作为模板剂和碳源. 用氢氧化钠溶液腐蚀二氧化硅后得到多孔碳. 氮气吸附脱附测试结果表明, 所得到的碳材料具有较高的比表面积和较窄的孔径分布. 在氮气氛围下煅烧as-SBA-15可使表面活性剂模板挥发.     

基于环糊精的介孔碳材料的制备及催化性能

以羟丙基-β-环糊精为结构导向剂,正硅酸乙酯为硅前驱物,通过高氯酸铵氧化联合硬模板技术合成了一系列孔径可调的介孔碳材料.采用氮气吸附-脱附实验、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对碳材料的结构和表面化学性质进行了表征;并以水合肼还原对硝基甲苯反应为模型,研究了介孔碳材料对硝基芳烃还原反应的催化性能.实验结果表明,所得材料具有蠕虫状孔系结构,有较高的比表面积和孔容、较窄的孔径分布范围、较多的含氧官能团和较高的催化活性;且以高氯酸铵室温氧化合成的介孔碳的催化活性最高,产物收率达到88.48%;介孔碳循环使用4次后仍然保持良好的催化活性.     

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.     

季戊四醇三丙烯酸酯-丙烯酸丁酯共聚微球的合成及孔结构特性研究

以季戊四醇三丙烯酸酯、丙烯酸丁酯为共聚单体,乙酸丁酯为致孔剂,用悬浮聚合法合成了-系列不同表面结构的共聚微球.使用扫描电镜、BET氮气吸附,傅立叶红外光谱等分析手段,对微球进行了结构测定,并研究了单体与致孔剂比例、两种单体比例及不同致孔剂对于聚合物孔结构的影响.经过合成条件的筛选,得到了平均孔径为100nm左右的球形聚合物.     

微孔/介孔复合分子筛的合成及其对CO2的吸附性能

采用两步晶化法将合成的沸石前驱液(S)或沸石固体粉末(P)经不同浓度(c)的NaOH处理后, 分别以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)软模板或介孔炭(Meso-C)硬模板为导向剂, 自组装合成S-β-MCM41(c)、P-β-MCM41(c)、P-ZSM-MCM41(c)、P-ZSM-C系列微孔/介孔复合分子筛. 考察了沸石分子筛种类、碱处理液浓度以及介孔模板剂对合成复合分子筛结构与性能的影响. X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附表征结果表明产物具有微孔/介孔多级孔结构. 该材料对CO₂的吸附能力比纯微孔或介孔材料均有明显提高, 其中P-ZSM-MCM41(2)的CO₂吸附容量最大可达1.51 mmol·g^-1, 为ZSM-5沸石吸附量的两倍多.     

煤基氮掺杂介孔炭的制备及其室温催化氧化脱除H2S性能

采用纳米二氧化硅模板辅助的共炭化方法,以煤转化副产物煤焦油的蒽油馏分为碳源、三聚氰胺为氮源,制备出高氮元素掺杂、发达介孔结构的氮掺杂介孔炭（NMCs）。结合元素分析、扫描/透射电镜观察、低温氮气吸附-脱附及X射线光电子能谱测试分析,对比考察了不同合成条件对所得样品的组成、结构及其室温催化脱硫性能的影响。结果表明,控制合适的模板剂用量、碳/氮源比例和炭化温度（700℃）,所制备的样品具有适宜的氮元素掺杂量及丰富的吡啶/吡咯氮构型、较大比表面积、介孔孔径和孔容,在室温下对H₂S的氧化脱除显示出高效催化性能。     

高热稳定性介孔氧化锆的合成及表征

利用阴离子表面活性剂作模板,通过水热均匀沉淀方法成功合成了具有高热稳定性的介孔氧化锆.该方法以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为介孔结构的导向剂,其含S基团在煅烧时起到了稳定剂的作用.采用透射电镜、氮气吸附-脱附、X射线粉末衍射、红外光谱测试手段对样品进行了表征.研究表明,以SD-BS为模板剂合成的介孔氧化锆具有蠕虫状介...     

有机胺修饰具有较大孔径介孔材料的二氧化碳吸附性能

以非离子表面活性剂P123为模板剂,正硅酸甲酯为硅源,通过加入不同的扩孔剂制得具有较大孔径的SBA-15类介孔材料,并采用粉末X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等手段对所得样品进行了表征.加入扩孔剂可以明显增大介孔材料的孔容和孔径,而异辛烷为扩孔剂的扩孔效果明显优于四氯化碳.经四乙烯五胺(TEPA)镀饰后,这些样品均表现出良好的CO2吸附性能.其中对于除去模板剂后再镀胺的样品,其CO2吸附能力与介孔材料孔道结构关系不大,而对于未除模板剂的原粉镀胺样品,CO2吸附能力则随孔道的变大而增强.此外,通过吸附等温线和CO2-程序升温脱附(TPD)手段比较了温度和压力对CO2吸附的影响,发现在较高温度下吸附时CO2的吸附能力随压力的变化存在显著差别,因而在这类TEPA修饰的介孔材料上可通过变压吸附的途径来实现对环境气流中CO2的吸附和分离.     

介孔碳纳米纤维制备与超电容性能研究

采用低分子量酚醛树脂/F127混合物填充多孔氧化铝模板孔道,制备了大尺寸介孔孔道、核-壳结构的介孔碳纳米纤维.分别以SEM、TEM及N2等温吸附-脱附观察分析样品形貌和孔结构参数.循环伏安与恒流充放电测定该介孔纳米纤维电极(阳极)的超电容性能.结果表明:介孔碳纳米纤维比电容明显增大,且在高扫速、大电流下具有良好的超电容特性.     

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。