有機(jī)-有機(jī)自組裝合成新型碳納米結(jié)構(gòu)及其形貌控制和性質(zhì)研究.pdf

1、復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文有機(jī)有機(jī)自組裝合成新型碳納米結(jié)構(gòu)及其形貌控制和性質(zhì)研究姓名：閆妍申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：無機(jī)化學(xué)指導(dǎo)教師：趙東元20070831復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文閆妍繩。這些碳納米結(jié)構(gòu)的形貌均一，產(chǎn)率很高，有望在催化、導(dǎo)熱器件、抗摩擦劑、潤滑劑、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料添加劑等實際應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)新的性質(zhì)。論文的第四章，重點(diǎn)闡述了介孔碳材料的形貌控制。提出了利用噴霧干燥誘導(dǎo)自組裝的方法實現(xiàn)對介孔碳的形貌和結(jié)構(gòu)的雙重調(diào)控。實驗中我們采用三嵌段共聚

2、物P123或者F127為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，低分子量酚醛樹脂為碳前驅(qū)體，得到了直徑在loonm一5m的球形介孔碳材料。簡單地改變反應(yīng)物比例和反應(yīng)溫度等條件，可以實現(xiàn)對產(chǎn)物孔道結(jié)構(gòu)和孔徑的雙重調(diào)控。在反應(yīng)溫度為200或250。C時均可以得到具有六方、層狀、蠕蟲狀等多種結(jié)構(gòu)的球形介孔碳材料。通過考察噴霧干燥自組裝的方法合成介孔碳微球的形成過程，對有序結(jié)構(gòu)的排列和組裝方式給出了詳細(xì)的解釋。論文的第五章中我們以具有二維六方有序結(jié)構(gòu)的介孔碳材料FDU15

3、為例，系統(tǒng)地考察了介孔碳材料在各種不同氣氛中，不同的處理溫度和時間條件下的熱穩(wěn)定性。在750。C的二氧化碳，3500C的氧氣或者8000C的水蒸氣中，F(xiàn)DU15900材料可以保持介觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性超過3h。在一定的條件下，熱處理過程能夠簡單且有效地打開FDU15的介孔孔道，較大地提高介孔碳材料的比表面積和孔體積。實驗結(jié)果表明，二氧化碳與碳骨架之間的反應(yīng)較為溫和，處理后的介孔碳材料孔徑有所增加，同時介孔孔容明顯增大；而水蒸氣處理后的碳材料則

4、表現(xiàn)為微孔孔容的顯著增加。氧氣氣氛下，F(xiàn)DU15的有序結(jié)構(gòu)則迅速被破壞，其比表面積和孔容也沒有明顯增加。本論文以有機(jī)分子的自組裝過程為主要研究內(nèi)容，開發(fā)出一系列新型溶液相合成路線，通過嵌段共聚物或表面活性劑的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用，合成出以下三大類碳納米結(jié)構(gòu)：1多種不同尺寸的一維有機(jī)聚合物納米晶；2具有不同形貌的石墨化碳納米結(jié)構(gòu)，如碳洋蔥、碳納米線等；3具有納米尺度周期性與球形形貌的多孔碳納米結(jié)構(gòu)。通過這一系列的合成研究，我們期望能對有機(jī)一有機(jī)限