模板法中孔炭材料的制備及吸附性能研究.pdf

1、多孔炭孔尺寸調(diào)控，或稱為多孔炭定向制備，就是根據(jù)用途和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Χ嗫滋课叫阅艿奶囟ㄒ髞?lái)確定、調(diào)節(jié)、控制吸附材料的孔尺寸，生產(chǎn)出具有指定孔尺寸的多孔炭，因此，研究定向制備具有特定孔尺寸的多孔炭的方法就具有重大意義。本文采用模板法制備孔尺寸可調(diào)控的中孔炭材料，旨在以實(shí)現(xiàn)其對(duì)目標(biāo)吸附質(zhì)的選擇性吸附。 本文初步研究了以正硅酸乙酯(TEOS)為模板硅源，酚醛樹脂(PR)為炭前驅(qū)體來(lái)制備具有特定孔尺寸的多孔炭材料。此方法不同于其它模板炭

2、化方法，它通過(guò)選擇合適的反應(yīng)條件，促使酚醛樹脂的有機(jī)凝膠和‘TEOS的溶膠一凝膠同時(shí)發(fā)生，保證在隨后的炭化處理之前就控制了碳前驅(qū)體/模板復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，達(dá)到調(diào)控多孔炭尺寸的目的，使得最終制得孔尺寸可控的中孔炭材料。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制正硅酸乙酯的溶膠一凝膠過(guò)程，來(lái)調(diào)節(jié)所生成的SiO<,2>膠體顆粒的粒徑與分布，從而達(dá)到控制多孔炭的孔隙率、孔結(jié)構(gòu)和精確控制孔尺寸的目的。結(jié)果表明，模板法中孔炭的中孔來(lái)源于SiO<,2>模板，SiO<,2>模板經(jīng)HF

3、酸洗滌移除后形成了中孔，因此通過(guò)調(diào)節(jié)溶膠一凝膠反應(yīng)條件，可以有效地控制中孔炭的孔結(jié)構(gòu)。文中系統(tǒng)研究了溶膠一凝膠反應(yīng)的PH值、以正硅酸乙酯(TEOS)與酚醛樹脂(PR)的體積比(T：P)、炭化溫度三個(gè)因素對(duì)多孔炭孔結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響，并采用紅外光譜(FT-IR)、低溫氮?dú)獾葴匚綔y(cè)試、掃描電鏡(SEM)、熱失重分析(TGA)等對(duì)多孔炭孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試和表征。正硅酸異酯的水解縮聚反應(yīng)采用酸催化有利于形成中孔炭，且在PH=4時(shí)，凝膠化速度較

4、快，制備的中孔炭有較大的比表面積和孔容，中孔率>80﹪。中孔炭的孔容隨正硅酸異酯含量增加而增大，T：P=2時(shí)，除了較大的比表面積和孔容外，中孔炭的較大的孔徑，也有利于對(duì)大分子的吸附。炭化溫度為850℃時(shí)，中孔炭有更大的比表面積和孔容，以及更好的吸附性能。模板法制備了孔尺寸可控、具有較好吸附性能的中孔炭材料，孔徑集中分布在3～10nm左右；中孔炭吸附性能初步研究證明，其吸附性能不僅與比表面積有關(guān)，孔結(jié)構(gòu)也影響吸附性能，對(duì)小分子甲醛和大分子