试述软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究文献综述

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1、试述软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究文献综述试述软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究文献综述导读：软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究文献综述毕业设计（论文）文献综述毕业设计（论文）文献综述题目：软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究作者：陈小飞学号：学院班级：物电学院无机非金属材料工程指导教师：刘鹏2011391102241102班1毕业设计（论文）文献综述摘要介孔炭材料作为一类新型的纳米结构材料，以其较高的比表面积、高孔隙率、介孔高度有序、孔径尺寸的可调性、形状的多样性以及高热稳定性引起了人们的广

2、泛关注。因此介孔炭材料在燃料电池，吸附、催化、分子筛、环保领域和电化学领域有着诱人的应用前景。目前合成介孔炭材料主要是模板法，分为软模板和硬模板。相比于后者，软模板法软模板法合成工艺简便、节能环保。随着技术的成熟，软模板法随之成为最受关注的介孔炭材料合成方法。本文对介孔炭材料的发展历程，模板剂的选择，碳前材料的选择与介孔炭材料制备过程以及国内外软模板法合成介孔的阶段成果和介孔炭材料应用发展现状进行综述。关键字：介孔炭；软模板；三嵌段共聚物；溶剂挥发诱导自组装法（EISA）；吸附；酚醛树脂前言介孔

3、炭具有较高的比表面积、丰富有序的介观结构，较高的孔容，介孔尺寸在一定范围可调等特点使之在催化、电化学、吸附、药物传输与缓释等领域有着极为重要的应用价值[1][2]。自从1999年Ryoo等[3]以有序介孔硅MCM-48为模板，以蔗糖为炭源合成介孔炭CMK-1后，介孔炭材料的合成进入全新的阶段，之后Dai[4]合成有序介孔炭薄膜，随即各国科学家相继制备出不同结构形貌的有序介孔炭材料，如球形[5][6]、单晶[46]、棒状[7]、纤维状[8][9]、薄膜[4][10[11]、蠕虫状和波浪状[7]等。

4、硬模板法的合成工艺相对复杂，需要经过溶胶-凝胶、炭源填充、炭化、除硅等一系列过程[12]合成的成本比较高。软模板法是选用双性有机分子作为模板，在介观尺寸下与炭源形成复合体，然后在惰性气体（主要为N2）的保护下经过高温炭化、脱除模板剂从而得到与双性有机分子胶束结构相一致的有序介孔炭材料。早于1999年Moriguchi等[13]尝试过以CTAB为模板，但最终炭化脱模后的介孔炭材料介孔有序性较差。直到2004年Dai等[4]成功以嵌段共聚物（PS-P4VP）为结构导向剂，间苯二酚为碳前驱体，通过EI

5、SA过程最终得到孔径约35nm的有序介孔炭膜。但由于PS-P4VP价格昂贵，无法用于大规模生产。随后，Tanaka研究组[11]以三嵌段共聚物F127为模板，以间苯二酚，甲醛，三乙基乙酸酯为碳前驱体，成功制备出孔径约为6.2nm的有序介孔炭薄膜COU-1，由于F123已经商品化生产，从而广泛作为软模板。到了2005年，赵345678910试述软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究文献综述导读：软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究文献综述东元课题组[14][15]以F127为模板制备出一系列不同介孔结构

6、的介孔炭材料FDU-15、FDU-16，以P123替代F127又制备出FDU-14，并验证了FDU-14的高热稳定性（>1400℃）[16]。这一成果极大促进了软模板法合成介孔炭材料技术的成熟与推广。研究者也开始从模板剂、催化剂、前驱体、溶剂、功能外加剂等种类和配比方向进行系统的研究。本文主要从介孔炭材料的性能、软模板合成方法、模板剂的选择、碳前驱体的选择、介孔炭材料的表征以及介孔炭材料的应用等方面的研究进展进行综述，并提出自己的问题。1软模板法合成介孔炭1.1介孔炭材料的结构特征[17]

7、：⑴较大的比表面积和孔容，较高的孔隙率；⑵较强的热稳定性；⑶较均匀有序的介孔结构；⑷孔径分布窄，孔径尺寸连续可调；⑸较强的化学惰性，较高的机械强度；⑹良好的导热导电能力。因此介孔炭材料在吸附领域、催化领域[17]、储氢领域、超级电容器、锂离子电池、燃料电池，化学修饰电极等领域有着极大的潜在应用价值。2毕业设计（论文）文献综述1.2介孔炭合成方法概述介孔炭材料的合成方法[17]有三种：催化活化法，有机凝胶炭化法和模板法。催化活化法一般在炭材料中添加金属化合物组分，用来增加炭材料微孔内部表面活性点，

8、活化时金属原子对结晶性较高的炭原子其气化作用，从而使微孔扩充为介孔。金属粒子周围均是炭原子发生气化反应的活性点，金属粒子周围的炭原子优先发生氧化作用，在炭原子表面形成介孔，并且气化产物向材料表面逃逸时也形成孔隙留在最终的炭材料中。有机凝胶炭化法主要是通过控制炭材料前驱体在凝胶化前的结构以达到控制孔径的目的。模板法是以模板为主体构型去控制、影响和修饰材料的形貌，控制尺寸进而决定材料性质的一种合成方法。通常包括如下3个步骤：碳前驱体的填充、炭化和模板剂的脱落。分为硬模板和软模板。图1图2分别为提出一