多孔碳材料的制備、表征及在光催化中的應用研究.pdf

1、近年來，多孔碳材料由于其自身獨特的性質(zhì)引起人們的普遍關注。本文以硬模板法，通過選擇不同的碳源和催化劑，合成了不同孔徑的多孔碳材料，并在此材料上負載TiO2，考察了復合材料對不同染料分子的光催化降解活性。 以單分散苯乙烯球既作模板，又作碳源，Ni為催化劑，通過催化石墨化，在較低溫度下原位合成了具有三維有序大孔結構的SiO2/石墨碳、TiO2/石墨碳以及大孔石墨碳材料。采用粉末X射線衍射、低溫N2吸附、紫外拉曼光譜、熱重分析、掃描電

2、鏡、透射電鏡和高分辨透射電鏡對碳材料的結構進行了綜合表征。結果發(fā)現(xiàn)，氧化物的三維骨架及Ni的存在對復合材料中碳的含量及石墨化程度影響較大。當熱解溫度在600-1000℃之間時，SiO2/石墨碳復合材料表現(xiàn)出較好的長程有序性，高的熱解溫度(900-1000℃)有利于提高碳材料的石墨化程度。以羅丹明B和曙紅Y的光催化降解為探針反應，考察了TiO2/石墨碳復合材料的光催化降解活性。結果表明，在紫外光照射下，羅丹明B和曙紅Y在該復合材料上的光催

3、化降解反應遵循一級反應動力學，其對羅丹明B的光催化活性優(yōu)于商用P25催化劑。這些優(yōu)良的催化性能取決于碳載體良好的電子導電性以及三維相通的孔道結構等特點。 通過種子聚合法合成了粒徑在16.8-39.0 nm之間連續(xù)可調(diào)的單分散SiO2球，并以此為模板，蔗糖為碳源，合成了孔徑在12.4～34.5 nm之間連續(xù)可調(diào)、孔間三維相通的超大中孔碳材料。結果表明，以種子聚合法得到的SiO2球為模板，可實現(xiàn)對多孔碳材料孔徑的連續(xù)可調(diào)，且該材料具

4、有較高比表面積，較大的孔體積。通過調(diào)節(jié)碳源與硅模板的之間的質(zhì)量比，可使碳材料的比表面積可在1055-1579 m2/g之間，孔體積在2.50-5.64 cm3/g之間變化。 分別以一種粒徑和兩種粒徑混合的SiO2球為模板，苯乙烯為碳源，Ni為催化劑，在950℃合成了具有較高比表面積的中孔石墨碳材料。結果發(fā)現(xiàn)，通過Ni的催化作用，可在較低溫度下得到具有較高石墨化的中孔碳材料。碳材料的表面積和孔體積取決于模板中兩種粒徑SiO2球的尺