MCM-48介孔材料相转化合成的形成机制

利用水热合成的方法,使用新型的表面活性剂十六烷基三甲基对苯磺酸盐作为模板剂合成了高质量的MCM-48介孔分子筛,并用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及N₂吸附-脱附进行了表征。合成过程的研究表明该合成体系经历了三相,起始相为具有六方对称性的MCM-41,随着加热时间的延长,生成了具有立方对称性的MCM-48,进一步延长加热时间则生成了层状相MCM-50。三相转变发生的核心驱动力来自于表面活性剂有效堆积参数g因子的改变,随着反应时间的延长,由于对甲基苯磺酸根离子（Tos^-）的流失,表面活性剂极性头所占的有效面积（a₀）明显减小,g值变大。另外,XRD、傅立叶变换的红外光谱(FT-IR)以及固体魔角自旋核磁共振(²⁹Si MAS NMR)的表征结果证明：随着晶化时间的延长,相转变的同时伴随着介孔材料的孔壁逐渐由原子无序的非晶态向原子有序的晶态结构转变。最终形成的原子有序层状介孔分子筛可以作为扩孔型微孔分子筛合成的有效前驱体。     

MCM-48介孔材料相转化合成的形成机制

利用水热合成的方法,使用新型的表面活性剂十六烷基三甲基对苯磺酸盐作为模板剂合成了高质量的MCM-48介孔分子筛,并用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及N₂吸附-脱附进行了表征。合成过程的研究表明该合成体系经历了三相,起始相为具有六方对称性的MCM-41,随着加热时间的延长,生成了具有立方对称性的MCM-48,进一步延长加热时间则生成了层状相MCM-50。三相转变发生的核心驱动力来自于表面活性剂有效堆积参数g因子的改变。另外,XRD、傅立叶变换的红外光谱(FT-IR)以及固体魔角自旋核磁共振(²⁹Si MAS NMR)的表征结果证明：随着晶化时间的延长,相转变的同时伴随着介孔材料的孔壁逐渐由原子无序的非晶态向原子有序的晶态结构转变。最终形成的原子有序层状介孔分子筛可以作为扩孔型微孔分子筛合成的有效前驱体。     

Soft‐Templating Synthesis of N‐Doped Mesoporous Carbon Nanospheres for Enhanced Oxygen Reduction Reaction

The development of ordered mesoporous carbon materials with controllable structures and improved physicochemical properties by doping heteroatoms such as nitrogen into the carbon framework has attracted a lot of attention, especially in relation to energy storage and conversion. Herein, a series of nitrogen‐doped mesoporous carbon spheres (NMCs) was synthesized via a facile dual soft‐templating procedure by tuning the nitrogen content and carbonization temperature. Various physical and (electro)chemical properties of the NMCs have been comprehensively investigated to pave the way for a feasible design of nitrogen‐containing porous carbon materials. The optimized sample showed a favorable electrocatalytic activity as evidenced by a high kinetic current and positive onset potential for oxygen reduction reaction (ORR) due to its large surface area, high pore volume, good conductivity, and high nitrogen content, which make it a highly efficient ORR metal‐free catalyst in alkaline solutions.