模板法制備三維有序大孔炭材料及其性能測試.pdf

1、三維有序大孔(3DOM)炭材料的研究是一個比較新的研究課題,如何制備出有序性高、機械強度大的大孔炭材料以及該材料在應用領域的擴展都是十分有意義的研究。本文主要是以改進制備方法,對新型復合材料的合成與應用為研究目標,制備出了有序性良好的二氧化硅模板、3DOM炭以及3DOM炭負載的N摻雜二氧化鈦復合光催化材料。主要研究內容包括：
　　 ⑴采用連續(xù)滴定法制備出了粒徑分別為：150nm、200nm、250nm及310nm的SiO2膠體微

2、球,選用自然沉積法、垂直沉積法與離心沉積法對二氧化硅膠體微球進行組裝,再將組裝好的模板進行熱處理。三種方法組裝的二氧化硅模板主要是(fcc)有序結構,不同的組裝方法具有不同的優(yōu)缺點,垂直沉積法和離心沉積法組裝的時間短,但自組裝模板的有序性比較差;自然沉積法組裝時間長但是自組裝模板的有序性好。制備好的SiO2模板具有絢麗的彩光,能發(fā)生明顯的Bragg衍射現(xiàn)象。
　　 ⑵以廉價易得的蔗糖、葡萄糖為炭源前驅體,濃H2SO4為催化劑,采

3、用浸漬技術將炭前驅體分別填充到不同粒徑二氧化硅膠晶模板內部,從而獲得3DOM炭材料。實驗發(fā)現(xiàn),炭前驅體濃度對合成的3DOM炭材料的結構有重要的影響,以30％的蔗糖溶液和15％的葡萄糖溶液制備的大孔炭樣品的比表面積大、強度高。3DOM炭材料的大孔通過小窗口相互聯(lián)通,形成三維有序的網絡結構,是對SiO2模板的逆復制。該大孔材料內部含有較多微、中孔結構,擁有較高的比表面積,是由亂層石墨結構的炭質組成。
　　 ⑶選用前文中制備好的3DO

4、M炭作為載體,利用溶膠.凝膠和超聲波浸漬法,成功將氮摻雜二氧化鈦顆粒填充到3DOM炭的大孔里,制備出了新型復合光催化材料。在SEM和TEM電鏡下能觀察到:大孔結構內部充滿了N摻雜TiO2納米顆粒,納米顆粒填充均勻并沒有發(fā)生團聚現(xiàn)象,并且大孔炭壁清晰可見。XRD分析表明,3DOM炭特殊的結構能限制N摻雜TiO2晶面的生長及晶粒之間的燒結,能夠抑制N摻雜TiO2顆粒之間的團聚與晶相的轉變,樣品的煅燒溫度也會影響晶相的轉變。以甲基橙溶液為模擬