模板法中孔炭材料的制备及吸附性能研究

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1、东华大学硕士学位论文摘要模板法中孔炭材料的制备及吸附性能研究摘要多孔炭孔尺寸调控，或称为多孔炭定向制备，就是根据用途和应用领域对多孔炭吸附性能的特定要求来确定、调节、控制吸附材料的孔尺寸，生产出具有指定孔尺寸的多孔炭，因此，研究定向制备具有特定孔尺寸的多孔炭的方法就具有重大意义。本文采用模板法制备孔尺寸可调控的中孔炭材料，旨在以实现其对目标吸附质的选择性吸附。本文初步研究了以正硅酸乙酯(TEOS)为模板硅源，酚醛树脂(PR)为炭前驱体来制备具有特定孔尺寸的多孔炭材料。此方法不同于其它模板炭化方法，它通过选择合适的反应条件，促使酚醛树脂的有机凝胶和TEOS的溶胶一凝

2、胶同时发生，保证在随后的炭化处理之前就控制了碳前驱体／模板复合物的结构，达到调控多孔炭尺寸的目的，使得最终制得孔尺寸可控的中孔炭材料。本实验通过控制正硅酸乙酯的溶胶一凝胶过程，来调节所生成的Si02胶体颗粒的粒径与分布，从而达到控制多孔炭的孔隙率、孔结构和精确控制孔尺寸的目的。结果表明，模板法中孔炭的中孔来源于Si02模板，Si02模板经HF酸洗涤移除后形成了中孔，因此通过调节溶胶一凝胶反应条件，可以有T东华大学硕士学位论文摘要效地控制中孔炭的孔结构。文中系统研究了溶胶一凝胶反应的PH值、以正硅酸乙酯(TEOS)与酚醛树脂(PR)的体积比(T：P)、炭化温度三个因

3、素对多孔炭孔结构和吸附性能的影响，并采用红外光谱(FT．IR)、低温氮气等温吸附测试、扫描电镜(SEM)、热失重分析(TGA)等对多孔炭孔结构进行TN试和表征。正硅酸异酯的水解缩聚反应采用酸催化有利于形成中孔炭，且在PH=4时，凝胶化速度较快，制备的中孔炭有较大的比表面积和孔容，中孔率>80％。中孔炭的孔容随正硅酸异酯含量增加而增大，T：P=2时，除了较大的比表面积和孔容外，中孔炭的较大的孔径，也有利于对大分子的吸附。炭化温度为850"C时，中孔炭有更大的比表面积和孔容，以及更好的吸附性能。模板法制备了孔尺寸可控、具有较好吸附性能的中孔炭材料，孔径集中分布在3～1

4、0nm左右；中孔炭吸附性能初步研究证明，其吸附性能不仅与比表面积有关，孔结构也影响吸附性能，对小分子甲醛和大分子VB。：的吸附容量分别为682．2mg／g和40．8mg／g。关键词：中孔炭；溶胶一凝胶反应；模板法；孔结构；吸附性能东华大学硕士学位论文摘要STUDIESONPREPARATIoNANDADSoRPTIoNPRoPERTIESOFMESoPoROUSCARBoNSVSATEMPLATEMETHoDABSTRACTThemesoporousdimensionofporouscarbonsiscontrollable，ormesoporouscarbons

5、areorientedlyprepared，whichmeanstocontroltheporesizetopreparetheexpectedcarbonsaccordingtoitsapplicationrequirement．That’Swhyitissignificanttostudyhowprepareporouscarbonswimcontrolablemesoporousstructure．Theaimofthisstudyonmesoporouscarbonsistofurtherimproveitsproperties，andtoexploitn

6、ovelapplications．Inthisthesis，firstly，porouscarbonswerepreparedbytemplatemethod,wheretetraethoxysilane(TEOS)wasusedasthesourceofthesilicatemplateandphenolicresin(PF)asthecarbonprecursor，wassuggestedforthepreparationofmesoporouscarbons埘t11acontrollableporestructure．Aprecursorsolutionof

7、thesilicatemplatepreparedbyprehydrolysisofTEOSinallacidmediumwasblendedwithphenolicresinsolution．Thetwosol-gelreactionsproceededsimultaneouslyunderbasicconditionsinasealedvesselandresultedintheformationoforganic／inorganicgel．Anewmesoporouscarbonwasobtainedbydissolvingthesilicatemplate

8、withc