新型多孔碳材料――碳化物骨架碳.pdf

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1、第20卷第1期化　学　进　展Vol.20No.12008年1月PROGRESSINCHEMISTRYJan.,20083新型多孔碳材料———碳化物骨架碳33戴春岭　王先友　黄庆华　李　俊(湘潭大学化学学院　湘潭411105)摘　要　碳化物骨架碳是近年来开发的一种具有纳米结构的新型多孔碳骨架材料。该材料以多种碳化物为前驱体,在150—1650℃用卤素、超临界水蒸气或刻蚀剂于低压或真空下将碳化物中的非碳原子移出,在原子水平调控碳化物骨架碳结构。该材料具有成本低、比表面积大、孔径分布窄且精确可调等特点。本文介绍了不同碳化物前驱体制备骨架碳的工艺及骨架碳的孔隙率、比表面积和孔径分布

2、等性质,并讨论了碳化物骨架碳在储氢、超级电容器和摩擦磨损等领域的应用。关键词　碳化物骨架碳　比表面积　孔径分布　储氢　超级电容器　碳包覆中图分类号:O61317;TQ42411+9文献标识码:A文章编号:10052281X(2008)0120042206PorousCarbideDerivedCarbon33DaiChunlingWangXianyouHuangQinghuaLiJun(CollegeofChemistry,XiangTanUniversity,Xiangtan411105,China)AbstractCarbidederivedcarbonisanewki

3、ndofporousskeletoncarbonmaterialswithnanostructure.Carbidederivedcarbonisproducedbyselectiveextractionofmetalatomsfromacarbidecrystallatticebyhalogens,supercriticalwater,oxygenatalowpartialpressure,orotheretchantsinvacuumandtemperatureat150—1650℃.Itsnanostructurecanbecontrolledatatomlevelw

4、iththeadvantagesoflowcost,highspecificsurfacearea,narrowerpore2sizedistributionandfine2tuningoftheporestructure.Thispapersummarizesthepreparationtechnologyandporosity,specificsurfacearea,poresizedistributionofcarbidederivedcarbonfromdifferentcarbidesandintroducesitsapplicationingas2storage

5、,supercapacitorandcarboncoatingintribology.Keywordscarbidederivedcarbon;specificsurfacearea;poresizedistribution;hydrogen2storage;supercapacitor;carboncoating　　碳化物骨架碳(carbidederivedcarbon)是近年来领域。兴起的一种新型多孔骨架碳材料,该材料已有近百碳化物骨架碳的研究始于1918年,作为制备四[6]年的研究历史,但在近10年才取得突破性进展。随氯化硅的副产物,其制备原理如下。着研究技术的深入,

6、发现控制材料的显微结构、表面SiC+2Cl2=SiCl4+C积、孔径和表面化学结构等可制备不同用途的碳骨在1000℃或更高的温度下,干燥的氯气与碳化[1—5]架材料,如作为超级电容器的电极材料等。碳硅在高温电阻炉中反应,产生的四氯化硅气体从出化物骨架碳开始用于军用电容器,后来目标锁定在口进入冷凝器中,剩余的碳转化为石墨。该方法于[7]混合电动汽车的能量储存器件上。近几年随着研究1956年取得专利。碳化物骨架碳作为制备金属的深入,又将碳化物骨架碳的应用领域拓展到气体氯化物的副产物,研究者认为其只是在反应器中燃储存、水净化及脱盐、生物工程工艺和医药等诸多烧,转化成一氧化碳或二氧

7、化碳以提高金属氯化物收稿:2007年1月,收修改稿:2007年3月3国家自然科学基金项目(No.20673092,50472080)资助33通讯联系人　e2mail:wxianyou@yahoo.com第1期戴春岭等　新型多孔碳材料———碳化物骨架碳·43·的产率,并没有考虑其应用。根据碳化物的性质不同,反应温度从150℃[8]Mohun认为碳化物骨架碳是“第四种无定形(ZrC·ZrN)到1650℃(SiC)。反应结束后,碳化物骨[10]碳”,其余三种分别为“硬碳、软碳、炭黑”。为了便于架碳孔中残留有氯气和氯化物。