功能化多孔碳材料的制備及其應用研究.pdf

1、多孔碳材料由于其獨特的結構和性質引起了人們的廣泛關注并在吸附、分離、催化及電化學等方面展現了優(yōu)異的應用性能。通過選擇合適的合成條件與方法，可對其進行形貌及結構的可控制備。但純的多孔碳材料表面存在一定惰性，反應活性低，為提高化學活性位，可通過引入雜原子對其進行功能化修飾，從而進一步提高碳材料的物理和化學性能，使其具有更加廣闊的應用發(fā)展前景。論文的主要研究內容如下:
　　1)提出一種簡單而獨特的制備具有二維六方有序結構的介孔碳的方法，

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模板放在同一個通氮氣的碳化爐中碳化。在碳化過程中，樹脂聚合物熱解釋放出的尾氣隨著氮氣可同時被沉積并捕獲到SBA-15模板的孔道結構中，在鐵的催化下合成MCs。并對該介孔碳材料在6 mol L-1 KOH溶液中進行了其電化學性質的研究，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、酸乙酯為結構輔助劑，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的氮摻雜中空介孔碳球。該方法以間氨基苯酚同時做為碳源和氮源原位地對中空碳球進行氮摻雜實現功能化修飾，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的氮摻雜的中空介孔碳球。在這個合成過程中，樹脂做為碳源，正硅酸乙酯做為結構助劑，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。該方法根據離子液體摻氮的性質及離子液體在堿性溶液中與帶負電荷的二氧化硅低聚物、樹脂集聚體之間較強的靜電相互作用，一步原位的合成了