功能化多孔碳材料的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、多孔碳材料由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)引起了人們的廣泛關(guān)注并在吸附、分離、催化及電化學(xué)等方面展現(xiàn)了優(yōu)異的應(yīng)用性能。通過選擇合適的合成條件與方法，可對其進(jìn)行形貌及結(jié)構(gòu)的可控制備。但純的多孔碳材料表面存在一定惰性，反應(yīng)活性低，為提高化學(xué)活性位，可通過引入雜原子對其進(jìn)行功能化修飾，從而進(jìn)一步提高碳材料的物理和化學(xué)性能，使其具有更加廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1)提出一種簡單而獨(dú)特的制備具有二維六方有序結(jié)構(gòu)的介孔碳的方法，

2、即“熱解-沉積”法。該方法以樹脂聚合物在高溫碳化中釋放的尾氣為碳源，鐵修飾的SBA-15為模板劑，將樹脂聚合物和SBA-15模板放在同一個(gè)通氮?dú)獾奶蓟癄t中碳化。在碳化過程中，樹脂聚合物熱解釋放出的尾氣隨著氮?dú)饪赏瑫r(shí)被沉積并捕獲到SBA-15模板的孔道結(jié)構(gòu)中，在鐵的催化下合成MCs。并對該介孔碳材料在6 mol L-1 KOH溶液中進(jìn)行了其電化學(xué)性質(zhì)的研究，探討其做為電極材料的超級電容器的性能。
　　2)以間氨基苯酚為碳、氮源，正硅

3、酸乙酯為結(jié)構(gòu)輔助劑，十六烷基三甲基溴化銨做為表面活性劑，在氨水的催化下，通過“硅助劑”的方法一步制備高度分散且粒徑均勻可調(diào)的氮摻雜中空介孔碳球。該方法以間氨基苯酚同時(shí)做為碳源和氮源原位地對中空碳球進(jìn)行氮摻雜實(shí)現(xiàn)功能化修飾，并研究溶液中乙醇、水的體積比，對所制備的N-HMCSs的直徑、空腔直徑、壁厚的影響。而且考察氮摻雜中空介孔碳球做為電極材料的超級電容器性能，探討對材料進(jìn)行氮摻雜后對其電容性能的影響。
　　3)提出了一種簡單、可行

4、的一步溶膠-凝膠法制備了粒徑和形貌可調(diào)的氮摻雜的中空介孔碳球。在這個(gè)合成過程中，樹脂做為碳源，正硅酸乙酯做為結(jié)構(gòu)助劑，咪唑類離子液體(1-alkyl-3-methylimidazolium bromide，[CnMim]Br, n=4,8，12,16)具有“三合一”的作用，即不僅做為軟模板又做為氮源和部分碳源。該方法根據(jù)離子液體摻氮的性質(zhì)及離子液體在堿性溶液中與帶負(fù)電荷的二氧化硅低聚物、樹脂集聚體之間較強(qiáng)的靜電相互作用，一步原位的合成了