介孔碳/硫复合材料(CxSy)与室温钠硫电池

通过熔融扩散法合成了一系列不同含硫量的有序介孔碳（CMK-3）/硫复合材料（C_xS_y）. 采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、比表面积测定仪（BET）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）分析、表征和观察样品. 将复合材料组装成钠硫电池,室温下测试电化学性能. 循环伏安（CV）曲线结果表明,室温钠硫电池在1.61 V处有一个还原峰,对应于Na₂S_x(x = 2 ~ 5)的形成;在1.82 V和1.95 V分别有一个氧化峰,对应于Na₂S_x(x = 2 ~ 5)的分解. 50 wt%硫含量（C₁S₁）电极0.05C（1C=558 mA·g^-1）倍率首周放电容量500 mAh·g^-1,50周期循环比容量为305.6 mAh·g^-1. 交流阻抗数据拟合计算其表观活化能为21.83 kJ·mol^-1. 本研究可为室温钠硫电池多孔电极材料的研究提供一定的指导作用.     

锂硫电池正极用硫/介孔碳复合材料的制备及电化学性能

制备了以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板的介孔碳,并将介孔碳和单质硫采用熔融渗透法复合制得硫/介孔碳复合材料。SEM、TEM和BET结果显示介孔碳成直径约为500 nm的大小均一的球体,存在孔径为2 nm的微孔;单质硫充分填充在介孔碳的微孔中。以硫/介孔碳复合物作为锂硫电池正极材料时显示出高的电化学性能。初始放电容量高达1519 mAh·g^-1,在200 mA·g^-1的电流密度下充放电200个循环后依然能保持在835 mAh·g^-1。硫/介孔碳复合材料的高倍率性能和优异的循环稳定性,源于介孔碳良好的导电性及其孔结构的固硫作用。     

硫/介孔碳复合正极材料的制备与表征

以经加热处理的单质硫与由模板法制备的介孔碳合成一种硫/介孔碳复合材料(S/C).结构和电化学性能测试表明,介孔碳能有效提高硫电极的电化学反应活性、限制硫电极中间产物在电解液中的溶解流失,从而使S/C复合电极具有高的比容量、良好的倍率放电性能和稳定的循环性能.在800mA/g的高电流密度下,硫电极的首周放电比容量达到1234mAh/g;循环100周后,比容量仍保持在800mAh/g以上.     

介孔碳材料CMK-3及改性介孔碳材料N,O-CMK-3对药物的吸附和释放性能

以有序介孔碳材料CMK-3为碳骨架,通过硝酸(HNO₃)氧化并将三聚氰胺作为氮源采用热解技术成功制备了氮氧共掺杂介孔碳N,O-CMK-3,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)和接触角测试对CMK-3和N,O-CMK-3材料的微观形貌、结构、组成及润湿性能进行了分析表征,测试了介孔碳材料对难溶性抗肿瘤药物羟基喜树碱(hydroxycamptothecin,HCPT)的吸附和释放性能。结果表明:经过改性后N,O-CMK-3的孔结构发生了变化,比表面积和孔体积减少,表面的含氮、氧官能团增加,介孔碳材料的表面润湿性得到改善,使得介孔碳材料的接触角由161.9°降低至138°。CMK-3和N,O-CMK-3对HCPT具有较好的吸附能力,饱和吸附量分别为811.11 mg g ^-1和805.93 mg g ^-1,介孔碳材料因具有纳米孔道结构提高了原料药羟基喜树碱的溶出度,负载于介孔碳材料后溶出率由22....     

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。     

介孔碳负载铂催化剂的分散性和电催化活性

以介孔硅SBA-15为模板, 糠醇为碳源制备了高度有序的介孔碳(CMK-5), 并用微波法合成碳负载的铂纳米粒子的催化剂. 为改善铂微粒的分散性能, 在微波碳载过程中添加了适量的阳离子表面活性剂(CTAB). XRD和TEM测试结果表明, CTAB的加入改善了铂催化剂的分散性, 且使铂微粒的平均粒径降至2.9 nm左右. 循环伏安测试结果显示, 加入CTAB后所得Pt/CMK-5催化剂的电化学活性面积大于未加CTAB的以及商业Johnson Matthey公司的Pt/C催化剂的活性面积.     

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.     

载铜介孔碳CMK-3的制备及其对苯酚的吸附-催化氧化性能

通过一种简易的方法在介孔碳CMK-3的孔道内负载氧化铜粒子制备Cu/CMK-3复合物,利用粉末X射线衍射、氮气吸附-脱附、透射电镜等手段对其进行表征.结果表明,氧化铜均匀地分散在CMK-3孔道中,CMK-3在负载氧化铜后仍有较大的比表面积.考察了载铜CMK-3对水中苯酚的吸附和低温干法催化氧化苯酚性能.吸附和循环使用结果表明,Cu/CMK-3对水中苯酚具有较大的吸附量和良好的催化氧化效率.热重-质谱(TG-MS)联用测试结果表明,吸附的苯酚在180℃左右开始被催化氧化为CO2和水,此时不会造成苯酚的脱附和介孔碳CMK-3的烧蚀.     

有序介孔碳CMK-3的化学活化及储氢性能

选用KOH、NaOH、H3PO4对有序介孔碳CMK-3进行了活化,通过X射线衍射、低温氮吸附-脱附等对样品进行了表征,发现活化后样品的结构发生了巨大的变化。有序介孔碳CMK-3的有序性逐渐降低,比表面积明显增大,2 nm介孔明显增多。讨论了CMK-3和KOH质量比、活化温度、不同活化剂对活化效果的影响。储氢测试表明活化能够明显提高CMK-3的储氢性能,77K、100 kPa时的储氢性能高达2.32wt%。     

有序介孔碳基金属复合材料的制备及催化应用

有序介孔碳基金属复合材料具有较大的比表面积、规整的孔道结构、良好的热稳定性及化学稳定性、活性金属组分分散度高以及粒径尺寸小等特点,广泛应用于非均相催化领域。常用的合成方法包括浸渍法、“一锅”法以及金属组分转移法等。本文综述了近年来有序介孔碳基金属复合材料的制备及其在非均相催化领域中的应用研究进展,重点阐述了介孔碳载体的介观结构调控、表面性质控制及限域效应等对所负载的活性金属组分的分散性、粒径大小,以及对反应物和产物扩散的影响,探讨了其在气相反应、液相反应和光电催化等领域的应用,并对有序介孔碳基复合材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

有序介孔碳CMK-3负载金纳米微粒复合材料的制备和表征

分别采用等体积浸渍-甲醛还原、等体积浸渍-氢气还原及溶胶负载法在介孔碳CMK-3上负载金纳米微粒;利用透射电镜和粉末X射线衍射仪对比分析了采用3种方法得到的复合材料的微结构和相组成;并测定了采用溶胶负载法得到的不同金含量的复合材料的热稳定性.结果表明,所制备的金纳米微粒的尺寸因制备方法不同而呈现明显差异;负载于复合材料中的金纳米微粒具有很好的热稳定性.     

乳液分散法制备高分散纳米锡/介孔碳复合材料及其电化学性能

以间苯二酚和糠醛聚合而成的可溶性树脂为碳源,SnCl2为锡源,表面活性剂F127为模板剂,通过乳液分散法将锡源原位复合嵌入于介孔碳材料中,制备了纳米锡基材料高度分散于介孔碳中的复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸脱附(BET)、循环伏安(CV)等对材料的微观结构和电化学性能进行了表征。结果显示锡基材料在介孔碳中较为密集,分布均匀,粒径小于5 nm。介孔碳丰富的孔道结构有效限制和缓解了锡基材料的生长、团聚和体积膨胀,同时高比表面积增加了电解液与锡基活性材料的接触,提供了更多的反应活性点,从而获得了更高的电化学活性。充放电测试结果显示,700℃热处理后,锡/介孔碳纳米复合材料经过50次循环后实际放电比容量达203.4 mAh.g-1,表现出良好的电化学性能。     

氮化钨-钨/掺氮有序介孔碳复合材料的制备及其氧还原性能

采用软模板法制备了氮化钨-钨/掺氮有序介孔碳复合材料(WN-W/NOMC),作为一种高比表面积且价格低廉的阴极氧还原反应催化剂。通过适量添加尿素来改变复合材料中的氮含量,在掺氮量为7%(w/w)时,实验发现材料能够保持完整有序介孔结构,测试其比表面积高达835 m~2·g~(-1),透射电子显微镜(TEM)测试结果显示其催化颗粒均匀地分散在氮掺杂有序介孔碳载体上。在O_2饱和的0.1 mol·L~(-1 )KOH溶液中测试了材料的氧还原催化性能(ORR),显示其起始电位为0.87 V(vs RHE),极限电流密度为4.49 mA·cm~(-2),氧还原反应的转移电子数为3.4,接近于20%(w/w)商业Pt/C的3.8,说明该材料表现出近似4电子的氧还原反应途径。研究结果表明,WN-W/NOMC的催化性能虽然稍弱于商业铂碳(0.99 V,5.1 mA·cm~(-2)),但其具有远超铂碳的循环稳定性和耐甲醇毒化能力。     

氮化钨-钨/掺氮有序介孔碳复合材料的制备及其氧还原性能

采用软模板法制备了氮化钨-钨/掺氮有序介孔碳复合材料（WN-W/NOMC）,作为一种高比表面积且价格低廉的阴极氧还原反应催化剂。通过适量添加尿素来改变复合材料中的氮含量,在掺氮量为7%（w/w）时,实验发现材料能够保持完整有序介孔结构,测试其比表面积高达835 m²·g^-1,透射电子显微镜（TEM）测试结果显示其催化颗粒均匀地分散在氮掺杂有序介孔碳载体上。在O₂饱和的0.1 mol·L^-1 KOH溶液中测试了材料的氧还原催化性能（ORR）,显示其起始电位为0.87 V（vs RHE）,极限电流密度为4.49 mA·cm^-2,氧还原反应的转移电子数为3.4,接近于20%（w/w）商业Pt/C的3.8,说明该材料表现出近似4电子的氧还原反应途径。研究结果表明,WN-W/NOMC的催化性能虽然稍弱于商业铂碳（0.99 V,5.1 mA·cm^-2）,但其具有远超铂碳的循环稳定性和耐甲醇毒化能力。     

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…     

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.     

介孔分子筛MCM-48的室温合成与表面修饰

在室温条件下的碱性介质中合成了介孔分子筛MCM-48，并对其进行了有机官能团表面修饰。利用HRTEM、低温N₂吸附、XRD、TG、IR和NMR等手段对产物进行了结构和性能分析。实验结果表明，合成产物MCM-48具有规则的孔道结构、大比表面积、大孔容和窄分布的孔径。由硅烷试剂表面修饰后的MCM-48，由于有机官能团接枝在MCM-48的内表面，占据了孔道内部空间，使其比表面积、孔容和孔径都减小。     

有序介孔二氧化硅/聚苯胺复合物

本文综述了有序介孔二氧化硅/聚苯胺复合物从出现至今的10余年里的研究进展,介绍了复合物的合成方法,包括气相法、液相法和一步合成法,以及模板剂单体原位合成法等。引入苯胺单体后在孔道内聚合生成聚苯胺,即聚苯胺与有序介孔二氧化硅形成了复合物。该复合物的结构和形貌,以及孔道中聚苯胺的结构形态和电学性质,与本体聚苯胺相比具有显著的变化。这种以有序介孔二氧化硅为模板制备的聚苯胺的单分子导线,有潜力应用在新型的电子或光电子器件上。此外,该复合物因为其独特性质很可能在燃料电池的聚合物电解质膜、湿度传感器、电流变材料以及电化学电容器等方面得到应用。     

氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能

以F127为模板剂,Ni Cl2为镍源,尿素为氮源,间苯二酚甲醛原位聚合树脂为碳源,分别采用均相法和两相法制备Ni-NOMC-1,Ni-N-OMC-2纳米复合材料。X射线衍射(XRD)、激光拉曼以及透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,复合材料具有有序介孔结构,Ni以金属微粒形式嵌于碳骨架中,提高了有序介孔碳的石墨化程度。X射线光电子能谱测试(XPS)表明尿素热解后以4种形式存在:sp3杂化与C结合的N原子,吡啶N原子,sp2杂化与C结合的N原子以及quaternary-N原子。Ni-N的共改性改变了碳载体的理化性质,有利于Pt纳米粒子的负载与分散。均相法制备的Ni-N-OMC-1复合材料微波负载Pt后,氧还原极限电流密度为5.32 m A·cm-2,氢氧化电化学活性面积高达138.53 m2·g-1,电化学催化活性优于商业20%Pt/C材料(4.49 m A·cm-2,96.98 m2·g-1)。     

氮掺杂有序介孔碳-Ni纳米复合材料的制备及电化学性能

以F₁₂₇为模板剂,NiCl₂为镍源,尿素为氮源,间苯二酚甲醛原位聚合树脂为碳源,分别采用均相法和两相法制备Ni-N-OMC-1,Ni-N-OMC-2纳米复合材料.X射线衍射(XRD)、激光拉曼以及透射电子显微镜(TEM)等测试结果表明,复合材料具有有序介孔结构,Ni以金属微粒形式嵌于碳骨架中,提高了有序介孔碳的石墨化程度.X射线光电子能谱测试(XPS)表明尿素热解后以4种形式存在:sp³杂化与C结合的N原子,吡啶N原子,sp²杂化与C结合的N原子以及quaternary-N原子.Ni-N的共改性改变了碳载体的理化性质,有利于Pt纳米粒子的负载与分散.均相法制备的Ni-N-OMC-1复合材料微波负载Pt后,氧还原极限电流密度为5.32mA·cm^-2,氢氧化电化学活性面积高达138.53m²·g^-1,电化学催化活性优于商业20%Pt/C材料(4.49mA·cm^-2,96.98m²·g^-1).