多孔碳材料的制備、表征及在光催化中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，多孔碳材料由于其自身獨(dú)特的性質(zhì)引起人們的普遍關(guān)注。本文以硬模板法，通過選擇不同的碳源和催化劑，合成了不同孔徑的多孔碳材料，并在此材料上負(fù)載TiO2，考察了復(fù)合材料對不同染料分子的光催化降解活性。 以單分散苯乙烯球既作模板，又作碳源，Ni為催化劑，通過催化石墨化，在較低溫度下原位合成了具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的SiO2/石墨碳、TiO2/石墨碳以及大孔石墨碳材料。采用粉末X射線衍射、低溫N2吸附、紫外拉曼光譜、熱重分析、掃描電

2、鏡、透射電鏡和高分辨透射電鏡對碳材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了綜合表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氧化物的三維骨架及Ni的存在對復(fù)合材料中碳的含量及石墨化程度影響較大。當(dāng)熱解溫度在600-1000℃之間時，SiO2/石墨碳復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的長程有序性，高的熱解溫度(900-1000℃)有利于提高碳材料的石墨化程度。以羅丹明B和曙紅Y的光催化降解為探針反應(yīng)，考察了TiO2/石墨碳復(fù)合材料的光催化降解活性。結(jié)果表明，在紫外光照射下，羅丹明B和曙紅Y在該復(fù)合材料上的光催

3、化降解反應(yīng)遵循一級反應(yīng)動力學(xué)，其對羅丹明B的光催化活性優(yōu)于商用P25催化劑。這些優(yōu)良的催化性能取決于碳載體良好的電子導(dǎo)電性以及三維相通的孔道結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。 通過種子聚合法合成了粒徑在16.8-39.0 nm之間連續(xù)可調(diào)的單分散SiO2球，并以此為模板，蔗糖為碳源，合成了孔徑在12.4～34.5 nm之間連續(xù)可調(diào)、孔間三維相通的超大中孔碳材料。結(jié)果表明，以種子聚合法得到的SiO2球?yàn)槟０?，可?shí)現(xiàn)對多孔碳材料孔徑的連續(xù)可調(diào)，且該材料具

4、有較高比表面積，較大的孔體積。通過調(diào)節(jié)碳源與硅模板的之間的質(zhì)量比，可使碳材料的比表面積可在1055-1579 m2/g之間，孔體積在2.50-5.64 cm3/g之間變化。 分別以一種粒徑和兩種粒徑混合的SiO2球?yàn)槟０?，苯乙烯為碳源，Ni為催化劑，在950℃合成了具有較高比表面積的中孔石墨碳材料。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過Ni的催化作用，可在較低溫度下得到具有較高石墨化的中孔碳材料。碳材料的表面積和孔體積取決于模板中兩種粒徑SiO2球的尺