多孔碳材料的研究进展.ppt

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1、多孔碳材料的研究进展1主要内容多孔碳材料简介多孔碳材料合成多孔碳材料应用前景展望2多孔碳材料3常见的多孔碳材料有：活性碳、活性碳纤维、介孔碳、碳纳米管、碳分子筛等。比表面积大质量轻导电导热化学稳定性高4多孔碳材料吸附分离材料储能材料电极材料……多孔材料多孔碳材料合成方法合成方法活化法化学活化法物理活化法模板法硬模板法软模板法5活化法6物理活化法：采用水蒸气、CO2、空气等气体作为活化剂，在高温下与碳化料接触进行活化。物理活化法把化学药品加入原料中，然后在惰性气体介质中加热活化的方法。常用活化剂有：KOH，H3PO4，ZnCl2等，它们都起到了脱水剂和氧化剂的作用。化学活化法硬模板法硬模

2、板法流程：先合成多孔分子筛，以其为硬模板，将碳前驱体灌入其孔道中，将形成的纳米有机物/硅复合材料经过高温碳化和模板刻蚀技术，最终获得多孔碳材料。其孔结构和孔道尺寸主要取决于所使用的硬模板的结构，通过选择不同结构的硬模板，来控制和合成反相复制模板的多孔碳材料。7硬模板法1999年，韩国科学家Ryoo等人以蔗糖为碳源，以介孔二氧化硅分子筛MCM-48为模板，首次合成出有序介孔碳材料CMK-1。8RyooR，SangHJ，JunS.ChemInformAbstract:SynthesisofHighlyOrderedCarbonMolecularSievesviaTemplate-Media

3、tedStructuralTransformation.[J].Cheminform，1999，30(50).LeeJ,KimJ,HyeonT.Recentprogressinthesynthesisofporouscarbonmaterials[J].AdvancedMaterials,2011,18(18):2073-2094.硬模板法9Ryoo以介孔氧化硅SBA-15为模板，合成了介孔碳CMK-3和CMK-5。当碳源全部填充SBA-15的孔道时，得到纳米棒状CMK-3；如果碳源部分填充或仅在孔道的内表面包覆一层，得到的是一空心的纳米管型的CMK-5。CMK-3CMK-5RyooR

4、，SangHJ，JunS.ChemInformAbstract:SynthesisofHighlyOrderedCarbonMolecularSievesviaTemplate-MediatedStructuralTransformation.[J].Cheminform，1999，30(50).JooSH，ChoiSJ，OhI，etal.Orderednanoporousarraysofcarbonsupportinghighdispersionsofplatinumnanoparticles[J].Nature，2001，412(6843):169-72.硬模板法10软模板法软模板

5、法利用表面活性剂作为模板剂，通过表面活性剂和碳源之间的相互作用,经过自组装形成多孔结构。11赵东元课题组以酚醛树脂为碳源，在乙醇做溶剂条件下，利用溶剂挥发诱导自组装将嵌段共聚物与碳源自组装形成具有介孔结构的高分子聚合物，而后经过脱除模板和预碳化得到有序介孔碳材料。WanY，ShiY，ZhaoD.SupramolecularAggregatesasTemplates:OrderedMesoporousPolymersandCarbons†[J].ChemistryofMaterials，2007，20(3):932-945.软模板法DaiSheng小组将PS-P4VP型嵌段共聚物与间苯二

6、酚甲醛树脂组装得到嵌段共聚物-酚醛树脂复合材料，在甲醛蒸气处理和热固后碳化，得到了高度有序的介孔碳材料。12ChengduL,KunlunH,GuiochonGA,etal.Synthesisofalarge-scalehighlyorderedporouscarbonfilmbyself-assemblyofblockcopolymers.[J].AngewandteChemieInternationalEdition,2004,43(43):5785–5789.储氢多孔碳材料具有密度小、比表面积大等结构特征，而被用于制备储氢材料。美国国立可再生能源实验室，采用TPD(程序控温脱附仪

7、)测量单壁纳米碳管(SWNT)的载氢量，从实验结果推测在常温下SWNT能储存5%～10%wt的氢气，并认为SWNT接近氢燃料电池汽车的应用标准9%wt。Chen等对金属掺杂对纳米碳管储氢容量的影响进行了研究，他们称掺杂Li及掺杂K的多壁碳纳米管在常压，200-400℃条件下的储氢量分别高达20%及14%。13DillonAC，JonesKM，BekkedahlTA，etal.Storageofhydrogeninsingle-walledcar