功能化介孔碳材料的合成及應用研究.pdf

1、有序介孔碳(OMC)作為一類新型的多孔材料，由于其具有高的比表面積和孔體積、均一的孔徑分布、良好的水熱穩(wěn)定性和導電性等優(yōu)勢，已經被廣泛應用于催化、吸附、電化學、能量存儲以及生物等領域。通過異質元素的摻雜以及金屬粒子負載將介孔碳材料進行功能化處理，對于其性能的改善有著重要的研究價值和應用前景。本文對OMC基復合材料的研究主要涉及其大分子吸附和電化學儲氫性能，在材料的組分設計、制備、性能及相關理論機制等方面進行了深入的研究。主要內容如下：<

2、br>　　 1．通過水熱法合成出具有高含氮量且結構可調的氮摻雜介孔碳(MCN)材料。以SBA-15為模板，對苯二胺(DAB)和過硫酸銨(APDS)作為氮源和碳源，通過改變反應溫度以及前軀體的比例得到了具有不同比表面、孔體積和孔徑的MCN材料。實現(xiàn)了70-100℃反應溫度條件下對MCN樣品的孔徑在3.43到4.15nm之間的可調，而樣品的含氮量基本保持在26.5wt.％沒有太大變化。在80℃的溫度條件下，通過調節(jié)DAB和APDS的摩爾比

3、，同樣可以調節(jié)MCN材料的結構尺寸，更重要的是，材料的C/N摩爾比在3.25-3.65之間可調。因此可以得出以下結論：以80℃作為反應條件，DAB/APDS的摩爾比保持在1.5，可以得到高度有序且高含氮量(26.42wt.％)的MCN材料。
　　 2．通過兩步法制備出復合結構的磁性吸附材料。以OMC為基體，Ni(CH3COO)2·4H2O為鎳源，通過高溫煅燒還原的辦法合成了Ni粒子均勻負載的不同結構的磁性Ni-OMCs復合物，并

4、且Ni粒子的尺寸可控在10nm以內。系統(tǒng)研究了吸附時間、吸附溫度、吸附劑的濃度以及吸附質的濃度等因素對Ni-OMCs吸附甲基橙性能的影響。結果表明，所有的吸附都符合Langmuir吸附模型，Ni-OMCs材料對甲基橙的吸附性能約是活性碳粉的3倍。磁性Ni-OMCs的飽和磁通量大約為2,34emu/g，很容易被外加磁場分離。
　　 3．通過兩步法制備出PtRu納米粒子摻雜OMC的電化學儲氫材料。以OMC為基體，RuCl3·xH2O