有序介孔炭的软模板合成

论文摘要

有序介孔炭作为一类新型的多孔材料，不但具有高的比表面积、孔径均一，还具有很好的水热稳定性，良好的导电性、疏水性和较高的机械强度等特点，在吸附分离、催化剂载体及能量存储／转换等方面具有广阔的应用前景，引起人们的广泛关注。本论文探索了制备有序介孔炭和介孔炭／纳米镍复合材料的新方法。以三嵌段共聚物(F108，EO132PO50EO132)为模板剂，间苯二酚（R）-甲醛（F）溶胶（RF溶胶）为碳前驱体，在碱性条件下通过溶剂挥发诱导自组装的方法制得了F108／RF复合材料，经炭化处理直接得到具有三维立方结构（Im3m）的有序介孔炭。采用XRD、TEM、TGA、N2吸／脱附等手段对制得的材料进行深入表征。考察了挥发温度、模板剂和碳前驱体的类型对有序结构的影响，分析了有序结构的形成机理，指出RF溶胶在模板剂胶束外围形成的三维网络结构对有序骨架的维持起着关键作用。结果表明：700℃炭化后样品的比表面积为564 m2／g，孔体积为0.25 cm3／g，孔径分布集中在4.9 nm。以三嵌段共聚物(F127，EO106PO70EO106)为模板剂，RF溶胶为碳前驱体，Ni（NO3）2·6H2O为金属源，采用多组分共组装一步合成了介孔炭／纳米镍复合材料。纳米镍颗粒均匀的分散在介孔炭中，粒径大约为26 nm。该复合材料具有软铁磁性特征，矫顽力为120～125 Oe，饱和磁化强度为1.4～1.9 emu／g，同时还具有较低的相对剩磁比（0.20～0.25），表明该材料很容易被外部磁场操纵。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 介孔炭材料的制备方法
• 1.2.1 催化活化法
• 1.2.2 有机凝胶炭化法
• 1.2.3 硬模板法
• 1.2.4 软模板法
• 1.3 合成机理
• 1.4 介孔材料的主要应用与发展前景
• 1.5 介孔材料研究面临的问题
• 1.6 课题的提出及论文的创新点
• 1.6.1 课题的提出
• 1.6.2 本课题的创新之处
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验的主要工作与技术方案
• 2.3 材料的制备过程
• 2.3.1 碳前驱体（间苯二酚/甲醛溶胶）的制备
• 2.3.2 碳前驱体（糠醇溶胶）的制备
• 2.3.3 表面活性剂/RF纳米复合材料的制备
• 2.3.4 有序介孔炭骨架的制备
• 2.3.5 有序介孔炭包覆金属纳米粒子的制备
• 2.4 实验所用的主要设备
• 2.5 结构与性能的测试表征
• 第三章 以超分子模板合成有序介孔炭材料
• 3.1 前言
• 3.2 制备过程中影响介观结构因素分析
• 3.2.1 表面活性剂的选定
• 3.2.2 表面活性剂浓度的影响
• 3.2.3 模板剂的影响
• 3.2.4 溶剂的影响
• 3.2.5 挥发温度的影响
• 3.2.6 碳前驱体的影响
• 3.3 有序介孔炭的结构与形貌分析
• 3.3.1 XRD分析
• 3.3.2 高分辨扫描电子显微镜（HRSEM）分析
• 3.3.3 透射电镜（TEM）分析
• 2吸附/脱附分析'>3.3.4 N₂吸附/脱附分析
• 3.3.5 FT-IR分析
• 3.3.6 热重—差热分析
• 3.4 实验方法机理探索
• 3.5 有序介孔炭的电化学性能
• 3.6 本章小结
• 第四章 一步法合成NI@OMC纳米磁性材料
• 4.1 前言
• 4.2 金属源的添加量对有序结构的影响
• 4.3 NI@OMC的结构与形貌分析
• 4.3.1 NI@OMC的XRD分析
• 4.3.2 NI@OMC的TEM分析
• 2吸附/脱附分析'>4.3.3 NI@OMC的N₂吸附/脱附分析
• 4.4 NI@OMC的性能研究
• 4.4.1 NI@OMC磁性能分析
• 4.4.2 NI@OMC的热重-差热分析
• 4.4.3 NI@OMC的抗氧化性分析
• 4.5 一步法合成NI@OMC的机制探索
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 研究成果
• 致谢