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试述软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究文献综述

导读:软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究文献综述


毕业设计(论文)文献综述

毕业设计(论文)文献综述
题 目:软模板法合成介孔炭及其吸附性能研究作 者:陈小飞
学 号:
学院班级:物电学院无机非金属材料工程
指导教师:刘鹏 201139110224 1102班

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摘要
介孔炭材料作为一类新型的纳米结构材料,以其较高的比表面积、高孔隙率、介孔高度有序、孔径尺寸的可调性、 形状的多样性以及高热稳定性引起了人们的广泛关注。因此介孔炭材料在燃料电池,吸附、催化、分子筛、环保领域和电化学领域有着诱人的应用前景。目前合成介孔炭材料主要是模板法,分为软模板和硬模板。相比于后者,软模板法软模板法合成工艺简便、节能环保。随着技术的成熟,软模板法随之成为最受关注的介孔炭材料合成方法。本文对介孔炭材料的发展历程,模板剂的选择,碳前材料的选择与介孔炭材料制备过程以及国内外软模板法合成介孔的阶段成果和介孔炭材料应用发展现状进行综述。

关键字:介孔炭;软模板;三嵌段共聚物;溶剂挥发诱导自组装法(EISA);吸附;酚醛树脂

前言
介孔炭具有较高的比表面积、丰富有序的介观结构,较高的孔容,介孔尺寸在一定范围可调等特点使之在催化、电化学、吸附、药物传输与缓释等领域有着极为重要的应用价值[1][2]。自从1999年Ryoo等[3]以有序介孔硅MCM-48为模板,以蔗糖为炭源合成介孔炭CMK-1后,介孔炭材料的合成进入全新的阶段,之后Dai[4]合成有序介孔炭薄膜,随即各国科学家相继制备出不同结构形貌的有序介孔炭材料,如球形[5][6]、单晶[46]、棒状[7]、纤维状[8][9]、薄膜[4][10[11]、蠕虫状和波浪状[7]等。硬模板法的合成工艺相对复杂,需要经过溶胶-凝胶、炭源填充、炭化、除硅等一系列过程[12]合成的成本比较高。软模板法是选用双性有机分子作为模板,在介观尺寸下与炭源形成复合体,然后在惰性气体(主要为N2)的保护下经过高温炭化、脱除模板剂从而得到与双性有机分子胶束结构相一致的有序介孔炭材料。早于1999年Moriguchi等[13]尝试过以CTAB为模板,但最终炭化脱模后的介孔炭材料介孔有序性较差。直到2004年Dai等[4]成功以嵌段共聚物(PS-P4VP)为结构导向剂,间苯二酚为碳前驱体,通过EISA过程最终得到孔径约35nm的有序介孔炭膜。但由于PS-P4VP价格昂贵,无法用于大规模生产。随后,Tanaka研究组[11]以三嵌段共聚物F127为模板,以间苯二酚,甲醛,三乙基乙酸酯为碳前驱体,成功制备出孔径约为6.2nm的有序介孔炭薄膜COU-1,由于F123已经商品化生产,从而广泛作为软模板。到了2005年,赵
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