模板法合成介孔碳材料的研究.pdf

1、有序介孔碳材料由于具有較大的比表面積、豐富的介觀結(jié)構(gòu)與較強的骨架結(jié)構(gòu)等特性已經(jīng)引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣，具有巨大的應(yīng)用前景。目前對介孔碳材料合成路線的探索與性能研究及改性是國際上的研究焦點。
　　本論文針對采用模板法合成的介孔碳材料為主要研究對象，以單一模板法與混合模板法為主線，探索研究介孔碳材料骨架結(jié)構(gòu)的調(diào)控、表面改性及形貌控制的合成路徑與反應(yīng)機理。
　　首先以短鏈烷烴作為添加劑，酚醛樹脂與軟模板劑F127

2、通過氫鍵作用進行有機-有機自組裝過程水熱合成介孔碳材料，這種方法可以對介孔骨架結(jié)構(gòu)進行調(diào)控。當苯酚∶甲醛∶F127∶正庚烷<1:4:0.015:14時，對整個合成體系影響不大，可以合成表面粗糙的實心介孔碳球。當苯酚∶甲醛∶F127∶正庚烷>1:4:0.015:14時，開始部分形成水包油的體系，則在此體系的界面將會進行自組裝的過程，從而可以合成空心介孔碳球，且介孔孔道變大。當苯酚∶甲醛∶F127∶正庚烷≥1:4:0.015:56時，由于無

3、法形成水包油的體系，所以最終得到了破球碎片形貌的介孔碳材料，介孔孔徑增大。因此，烷烴的加入不僅影響介孔碳材料的形貌與結(jié)構(gòu)，對其介孔結(jié)構(gòu)也具有擴孔的作用。
　　然后采用簡便的一步法合成磺酸基介孔碳材料。通過兩種合成方案進行探討，對比得出最佳合成方案：將可溶性酚醛樹脂、軟模板劑F127與磺化劑硫酸進行混合反應(yīng)，在進行氫鍵作用自組裝過程的同時將磺酸基團引入。當苯酚∶甲醛∶F127∶硫酸=1:4:0.0078:0.06時可合成介孔有序度極

4、高的磺酸基介孔碳材料。
　　最后以水溶性酚醛樹脂作為碳前驅(qū)體，嵌段共聚物F127作為軟模板劑，碳酸鈣作為硬模板劑，通過軟-硬混合模板法合成空心介孔碳材料。這種方法的合成機理研究較少，需要研究確定最佳實驗條件實現(xiàn)空心介孔碳球的合成。當苯酚∶甲醛∶F127∶碳酸鈣=1:2:0.0078:1時可合成粒徑約為800nm的空心介孔碳球。使用不同粒徑的硬模板劑可以制得不同粒徑的空心介孔碳材料。
　　通過以上三類介孔碳材料的合成與機理研究