介孔炭材料的制備、表征及其吸附性能研究.pdf

1、介孔炭材料是一類新型的碳質(zhì)材料,由于其高比表面積和孔容、孔徑可調(diào)、良好的化學(xué)惰性以及高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn),在吸附分離及氣體存儲等領(lǐng)域均有廣泛用途。模板法是制備介孔炭材料最常用的方法,包括硬模板法和軟模板法,其中硬模板法存在制備過程繁瑣、生產(chǎn)成本高和對環(huán)境不友好等缺點(diǎn),而軟模板法在合成有序介孔炭(Ordered mesoporous carbon,OMC)中,其有機(jī)模板在高溫炭化過程中可自行脫除,制備過程簡便易行。
　　 本文采用軟模

2、板法合成介孔炭材料,以-196℃下N2吸-脫附、小角XRD、SEM、TEM和TG等表征技術(shù)對所合成的材料進(jìn)行表征。全文主要進(jìn)行以下幾個方面的研究:
　　 1.以間苯三酚／甲醛的預(yù)聚物為碳前體,三嵌段共聚物F127為模板劑,酸性體系中,有機(jī)-有機(jī)自組裝制備介孔炭材料,考察溶劑極性以及不同溶劑中催化劑(鹽酸)濃度及用量和反應(yīng)溫度等因素對材料結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,乙醇-水混合溶劑中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)的變化對材料的介觀結(jié)構(gòu)有影響,且不同組成范

3、圍的溶劑對材料合成的影響規(guī)律不同,在乙醇摩爾分?jǐn)?shù)較高的溶劑中合成的材料孔道較為規(guī)整。在乙醇摩爾分?jǐn)?shù)為0.3的溶劑中,催化劑濃度的變化對材料的結(jié)構(gòu)有影響,但不同濃度范圍的催化劑,濃度對材料介觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律不一致；而在純乙醇溶劑中,催化劑用量的變化對材料的結(jié)構(gòu)幾乎無影響,其介孔孔隙率均達(dá)92％。反應(yīng)溫度對合成OMC材料結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律是一致的,隨著反應(yīng)溫度的升高,合成材料的BET比表面積、孔容和孔徑均減小,介孔孔隙率降低,且這種變化規(guī)律對乙

4、醇和水的混合溶劑中合成的OMC材料結(jié)構(gòu)的影響更明顯。
　　 2.以甲階酚醛樹脂為碳前體,正硅酸乙酯(TEOS)為無機(jī)前軀體,三嵌段共聚物F127為模板劑,在酸性體系中,三組分共組裝制備納米復(fù)合材料,脫硅處理后得到介孔炭?？疾炝思{米復(fù)合材料制備過程中碳前體種類、催化劑濃度、催化劑用量以及碳前體用量等因素對材料介觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,納米復(fù)合材料中氧化硅的引入能有效地控制高溫炭化引起的骨架收縮,低分子量的苯酚／甲醛酚醛樹脂合成材料