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)、良好的化學惰性以及高機械強度等優(yōu)點,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,而軟模板法在合成有序介孔炭(Ordered mesoporous carbon,OMC)中,其有機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)對所合成的材料進行表征。全文主要進行以下幾個方面的研究:
　　 1.以間苯三酚／甲醛的預聚物為碳前體,三嵌段共聚物F127為模板劑,酸性體系中,有機-有機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數(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,在乙醇摩爾分數(shù)較高的溶劑中合成的材料孔道較為規(guī)整。在乙醇摩爾分數(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合材料,脫硅處理后得到介孔炭。考察了納米復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