多孔碳材料的制備、改性及吸附應(yīng)用.pdf

1、多孔碳材料具有可控的孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學性質(zhì)，被廣泛的應(yīng)用于催化、吸附、傳感及電化學等領(lǐng)域，通過改性，摻雜等方法可改善多孔碳材料的性能。摻氮可以極大的改變材料的電子和晶格結(jié)構(gòu)、增強其親水性、影響材料表面的酸堿性。本論文采用模板法合成了一系列多孔碳材料。探索研究了介孔碳材料骨架結(jié)構(gòu)的調(diào)控，氮原子摻雜和形貌控制的路徑及反應(yīng)機理，并研究了其在酸性氣體吸附和甲基橙吸附等領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　首先，采用多種類型的離子液體為碳源，一步法加入到SBA

2、-15前驅(qū)體溶液中制備了氮摻雜的離子液體/硅復合材料。特別是離子液體1-十六烷基-3-甲基咪唑為氮源，經(jīng)過溶劑揮發(fā)，碳化溶硅后得到整體大塊碳材料。這種整體大塊碳材料在催化、吸附及電化學領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用。
　　以尿素為廉價碳氮源，首次在水相中一步法合成摻氮納米碳球，脲醛樹脂水溶液有著豐富的-OH與嵌段聚合物F127通過氫鍵連接，共組裝成有序的體心立方結(jié)構(gòu)(Im3m)。提出了水相摻氮碳球的形成機理。研究該材料對酸性氣體吸附，實驗結(jié)果表

3、明，所合成的介孔摻氮碳材料具有良好的靜態(tài)CO2吸附能力和動態(tài)SO2吸附能力。
　　為了便于質(zhì)量快速傳遞，對蠕蟲狀孔結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和改善。我們以蠕蟲狀介孔硅為硬模板，F(xiàn)127為軟模板和TEOS作為無機添加劑通過溶劑揮發(fā)的方法制各三種分級多孔結(jié)構(gòu)的碳材料(WMCs)。添加F127有利于新介孔的產(chǎn)生，引入TEOS可創(chuàng)造多余的微孔來增加比表面積。研究了分級蠕蟲狀孔碳材料的形貌、孔結(jié)構(gòu)和比表面積對甲基橙分子吸附的影響。除此之外，吸附等溫線和吸