功能化介孔碳材料的合成及應(yīng)用研究.pdf

1、有序介孔碳(OMC)作為一類新型的多孔材料，由于其具有高的比表面積和孔體積、均一的孔徑分布、良好的水熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于催化、吸附、電化學(xué)、能量存儲(chǔ)以及生物等領(lǐng)域。通過異質(zhì)元素的摻雜以及金屬粒子負(fù)載將介孔碳材料進(jìn)行功能化處理，對(duì)于其性能的改善有著重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。本文對(duì)OMC基復(fù)合材料的研究主要涉及其大分子吸附和電化學(xué)儲(chǔ)氫性能，在材料的組分設(shè)計(jì)、制備、性能及相關(guān)理論機(jī)制等方面進(jìn)行了深入的研究。主要內(nèi)容如下：<

2、br>　　 1．通過水熱法合成出具有高含氮量且結(jié)構(gòu)可調(diào)的氮摻雜介孔碳(MCN)材料。以SBA-15為模板，對(duì)苯二胺(DAB)和過硫酸銨(APDS)作為氮源和碳源，通過改變反應(yīng)溫度以及前軀體的比例得到了具有不同比表面、孔體積和孔徑的MCN材料。實(shí)現(xiàn)了70-100℃反應(yīng)溫度條件下對(duì)MCN樣品的孔徑在3.43到4.15nm之間的可調(diào)，而樣品的含氮量基本保持在26.5wt.％沒有太大變化。在80℃的溫度條件下，通過調(diào)節(jié)DAB和APDS的摩爾比

3、，同樣可以調(diào)節(jié)MCN材料的結(jié)構(gòu)尺寸，更重要的是，材料的C/N摩爾比在3.25-3.65之間可調(diào)。因此可以得出以下結(jié)論：以80℃作為反應(yīng)條件，DAB/APDS的摩爾比保持在1.5，可以得到高度有序且高含氮量(26.42wt.％)的MCN材料。
　　 2．通過兩步法制備出復(fù)合結(jié)構(gòu)的磁性吸附材料。以O(shè)MC為基體，Ni(CH3COO)2·4H2O為鎳源，通過高溫煅燒還原的辦法合成了Ni粒子均勻負(fù)載的不同結(jié)構(gòu)的磁性Ni-OMCs復(fù)合物，并

4、且Ni粒子的尺寸可控在10nm以內(nèi)。系統(tǒng)研究了吸附時(shí)間、吸附溫度、吸附劑的濃度以及吸附質(zhì)的濃度等因素對(duì)Ni-OMCs吸附甲基橙性能的影響。結(jié)果表明，所有的吸附都符合Langmuir吸附模型，Ni-OMCs材料對(duì)甲基橙的吸附性能約是活性碳粉的3倍。磁性Ni-OMCs的飽和磁通量大約為2,34emu/g，很容易被外加磁場(chǎng)分離。
　　 3．通過兩步法制備出PtRu納米粒子摻雜OMC的電化學(xué)儲(chǔ)氫材料。以O(shè)MC為基體，RuCl3·xH2O