二維六方有序中孔炭材料的聚乙二醇誘導(dǎo)自組裝法合成.pdf

1、二維六方有序中孔炭材料(Two-dimensional ordered mesoporous carbons，2-DOMCs)具有有序的隧道狀孔道排列和高度均一的中孔尺寸等優(yōu)點(diǎn)，在儲(chǔ)能、吸附、分離和催化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，近十年來在材料科學(xué)界備受關(guān)注。目前，OMCs研究領(lǐng)域的一個(gè)重要學(xué)術(shù)熱點(diǎn)是發(fā)展新制備方法。本論文科學(xué)地利用聚乙二醇可以增強(qiáng)甲階酚醛樹脂(碳源)和三嵌段共聚物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(軟模板)的相互作用力，進(jìn)而誘

2、導(dǎo)兩者自組裝形成二維六方有序結(jié)構(gòu)的原理，發(fā)展出了一種全新的OMCs制備方法——聚乙二醇誘導(dǎo)自組裝法。隨后，本文研究了此類新型OMCs的炭化機(jī)制和孔結(jié)構(gòu)調(diào)控理論，以期建立完備的可控制備科學(xué)理論?，F(xiàn)摘要如下：
　　 1.新方法的可行性
　　 XRD、TEM、氮?dú)馕椒ǖ缺砻鳎垡叶颊T導(dǎo)形成的二維六方結(jié)構(gòu)形貌能夠在炭化過程中得到有效的繼承。隨著炭化溫度的升高，BET比表面積、微孔表面積和孔容均相應(yīng)地增大，晶胞參數(shù)、有序中孔孔

3、徑和孔容則減小，而中孔表面積呈下降趨勢。最終有序中孔炭的孔徑為3.5 m，BET比表面積和總孔容為563 m2/g和0.29 cm3/g。
　　 2.炭化機(jī)理
　　 利用TG-IR聯(lián)用儀對炭化過程中溢出氣體進(jìn)行探測，了解隨溫度升高而發(fā)生的主要變化，發(fā)現(xiàn)有序中孔酚醛樹脂的高分子骨架上非碳元素在炭化過程中以小分子形式脫離，XPS表征結(jié)果顯示骨架碳含量升高；根據(jù)FTIR及廣角XRD表征，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)，碳原子發(fā)生重排促使類石

4、墨微晶結(jié)構(gòu)的成長。類石墨微晶結(jié)構(gòu)形態(tài)與前驅(qū)體化學(xué)結(jié)構(gòu)及炭化升溫速率有關(guān)。同時(shí)，小角度XRD及氮?dú)馕綔y試中顯示，炭骨架和中孔孔徑會(huì)發(fā)生收縮。收縮程度與高分子骨架的交聯(lián)度和升溫速率有密切關(guān)系，適當(dāng)?shù)脑吓浔饶苜x予骨架較高的強(qiáng)度，降低收縮率，而較低的升溫速率可避免孔澗的坍塌，維持高度有序的介觀結(jié)構(gòu)。
　　 3.孔結(jié)構(gòu)調(diào)控
　　 OMC的孔結(jié)構(gòu)可以通過反應(yīng)物配比、催化劑濃度、模板劑含量、誘導(dǎo)劑分子量及含量等實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行調(diào)控。反