模板法合成多孔炭材料的研究现状

《模板法合成多孔炭材料的研究现状》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、模板法合成多孔炭材料的研究现状／吴小辉等·６１·模板法合成多孔炭材料的研究现状＊吴小辉，洪孝挺，南俊民，李来胜，陈红雨（华南师范大学化学与环境学院，广州５１０００６）摘要模板法为多孔炭材料的可控与定向合成开辟了一条新的技术途径，已成为近几年国内外材料制备领域的研究热点。介绍了模板法合成多孔炭的原理及其特征，综合分析了模板类型、炭前驱体的种类、合成工艺的特点，重点综述了微孔炭、介孔炭、大孔炭的模板合成，并展望了多孔炭材料的发展方向。关键词模板法微孔炭介孔炭大孔炭ＲｅｃｅｎｔＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅＴ

2、ｅｍｐｌａｔｅｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＰｏｒｏｕｓＣａｒｂｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓＷＵＸｉａｏｈｕｉ，ＨＯＮＧＸｉａｏｔｉｎｇ，ＮＡＮＪｕｎｍｉｎ，ＬＩＬａｉｓｈｅｎｇ，ＣＨＥＮＨｏｎｇｙｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０００６）ＡｂｓｔｒａｔＴｅｍｐｌａｔｅｍｅｔｈｏｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｏｖｅｌｗａｙｆｏｒｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｏ

3、ｒｏｕｓｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｒｅｃｅｎｔｌｙｉｔｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍｏｓｔｐｒｅｖａｉｌｉｎｇｔｏｐｉｃｉｎｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉ－ｐｌｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｅｍｐｌａｔｅｍｅｔｈｏｄａｒｅｄｉｓｕｓｓｅｄ．Ｔｅｍｐｌａｔｅｔｙｐｅｓ，ｔｈｅｔｙｐｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｐｒｅｃｕｒｓｏｒ，ｃｈａｒａｃ－ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙａｎａ

4、ｌｙｓｅｄ，ａｎｄｔｅｍｐｌａｔｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎ，ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎ，ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎａｒｅｆｏｃｕｓｅｄｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎａｒｅｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｔｅｍｐｌａｔｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎ，ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎ，ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓｃａｒｂｏｎ多孔炭是指具有不同孔隙结构的炭素

5、材料，如传统活性板材料的孔道内，使炭源在模板的孔道内聚合，然后炭化、去炭、超级活性炭、活性炭微球、炭纳米管、活性炭纤维、炭分子除模板，最后得到模板炭。模板法最突出的特点是具有良好筛等。根据国际纯粹与应用化学联合会（ＩＵＰＡＣ）的分类，多的结构可控制性，获得的炭材料具有开放的孔道结构且孔道孔炭材料可分为３类：大孔炭材料（Ｄ＞５０ｎｍ）、中（介）孔炭具有与模板孔腔相似的结构特征。材料（２ｎｍ≤Ｄ≤５０ｎｍ）和微孔炭材料（Ｄ＜２ｎｍ）。多孔炭材根据模板结构和模板与客体的作用特点，可分为软模板料显著的结构优

6、势和理化性质引起了广泛的关注，现已应用法和硬模板法［４］。硬模板主要是指具有相对刚性结构的模于生物医药、环境、电化学和能量储存、新材料的合成等众多板，如阳极氧化铝、沸石分子筛、介孔材料和胶态晶体等；软领域。炭材料常见的合成方法有炭化法、物理化学活化法、模板主要包括两亲分子或嵌段共聚物形成的聚集体，如胶催化活化法、有机凝胶炭化法和模板法。传统的炭化法和物束、囊泡、液晶等。硬模板法所得到的材料为无机模板的反理化学活化法只能得到以微孔为主的炭材料，且孔径分布较相结构，如图１所示［５］，优点是普适性强，可以

7、合成软模板法宽，孔结构复杂而难以控制［１］。催化活化法和有机凝胶炭化难以合成的材料，但合成过程较为繁琐。软模板法所得的材法虽然可在一定程度上达到对多孔炭中孔孔径进行控制的料为模板的正相结构，其合成机制如图２所示，该方法相对目的，但两种方法都存在一定的缺点和不足［２，３］。如使用催来说合成过程简单且容易控制。两种模板法在应用方面各化活化法，金属进入炭的内部不可避免；有机凝胶炭化法需具优势［６］。要昂贵、复杂的超临界干燥设备而制约其商业化。相对于其１．２炭前驱体它方法，模板法不仅可以有效控制孔径尺寸，还

8、可以控制形采用模板法合成具有一定结构的多孔炭，前驱体的选择貌，成为最常用、最有效、最有潜力的合成方法。本文将围绕至关重要。选择炭前驱体须遵循一定的原则［７］。常用炭前模板法合成多孔炭（微孔炭、介孔炭、大孔炭），从原理、炭前驱体有甲醛、苯酚、蔗糖、葡萄糖、木糖、糠醇、丙烯腈、酚醛树驱体、模板类型及各自的特点等方面进行综合评述，并展望脂、乙烯、乙炔、丙烯、苯、乙酰丙酮等。其中，以糠醇为炭前了多孔炭材料的发展方向。驱体制备的炭分子筛，孔道有序性最好。为实现多孔炭的功能化，现