多孔碳材料的制備與應(yīng)用.pdf

1、多孔碳材料具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)，較大的比表面積和良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于吸附分離、催化劑載體、電容器電容等方面。本文以碳材料為中心，圍繞碳材料的孔隙的擴(kuò)展，形貌的控制和碳材料的改性進(jìn)行研究并進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試，主要內(nèi)容如下:
　　1)以間苯二酚和甲醛為碳源，氨水作為催化劑，在乙醇-水的體系中合成碳球，在合成過(guò)程中原位添加TEOS來(lái)豐富擴(kuò)展碳的孔結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用于CO2吸附，事實(shí)證明硅源的加入有利于比表面積增加，也證明比表面

2、積增加，吸附量增加。另外用化學(xué)改性的方法增加多孔碳的吸附性能，實(shí)驗(yàn)中以原位摻雜的方式在合成過(guò)程中加入一定比例的三聚氰胺作為氮源，對(duì)材料進(jìn)行化學(xué)改性，制備含有堿性基團(tuán)的摻氮碳球，通過(guò)紅外表征證明氮元素成功進(jìn)入到了碳的基體里，并且碳球保持了良好的球形形貌。將所制備的摻氮碳球用于二氧化碳吸附，顯示了優(yōu)異的吸附性能，也證明了將多孔碳球或者摻氮的碳球應(yīng)用于將來(lái)酸性氣體的吸附將會(huì)有良好的應(yīng)用。
　　2)利用改進(jìn)的St(o)ber作為硅球，在重

3、力沉積下制備整齊排列的硅球，即膠晶模板，把膠晶作為模板，選擇氮含量高的離子液體氯化1-乙腈基-3-甲基咪唑離子液體作為碳源氮源，同時(shí)離子液體作為軟模板來(lái)創(chuàng)造介孔，制備了氮摻雜的整齊排列的多級(jí)孔碳球。通過(guò)XPS分析得到樣品中存在氮元素，而且多級(jí)孔碳的表面N的含量高達(dá)6.67at％，說(shuō)明通過(guò)浸漬的方法已經(jīng)成功的將N元素引入碳材料中。通過(guò)氮?dú)獾奈矫摳奖碚骷夹g(shù)得到材料中存在兩個(gè)介孔尺寸，集中在3.3 nm和30.2 nm。由于該碳材料具有豐富

4、規(guī)則的的孔道結(jié)構(gòu)，以及高的含氮量，這樣既有利于粒子的的傳輸和轉(zhuǎn)移，同時(shí)高的含氮量使得碳材料的浸潤(rùn)性增加，將該多孔碳應(yīng)用于超級(jí)電容器方面展現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　3)通過(guò)簡(jiǎn)單的后浸漬的方法合成石墨化多級(jí)孔碳材料，即石墨化小球。實(shí)驗(yàn)中以改進(jìn)St(o)ber作為理論基礎(chǔ)，以間苯二酚和甲醛為碳源，通過(guò)后浸漬K3[Fe(CN)6]，并以其作為催化劑，催化酚醛樹(shù)脂球碳化得到孔隙豐富，粒徑均勻的石墨化小球。在1000?！嫦麓呋晒Φ牡?/p>