唐志红
,
何星
,
宋燕
,
刘朗
,
郭全贵
,
杨俊和
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(09)60045-7
以纳米SO2粒子为模板,酚醛树脂、中间相沥青和聚丙烯腈为炭前躯体制备中孔炭.利用氮气吸附、元素分析和X-射线光电子能谱等分析了不同种类炭前躯体对中孔炭的影响.结果表明:在炭化温度和纳米粒子添加量相同的情况下,不同炭前躯体所制中孔炭的孔结构和表面化学性质不同.中间相沥青基中孔炭中微孔和中孔含量最少,酚醛基中孔炭中含有丰富的微孔和中孔,聚丙烯腈基中孔炭中含有大量的含氮官能团.
关键词:
模板
,
炭前躯体
,
中孔炭
,
孔结构
,
化学性质
汪勇
,
孔令斌
,
李晓明
,
冉奋
,
罗永春
,
康龙
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(15)60191-3
以嵌段共聚物为前驱体,通过直接热解聚丙烯腈嵌段苯乙烯( PAN-b-PS-b-PAN)制备新型纳米多孔炭材料。炭材料制备依赖于嵌段共聚物分子的设计,而分子量可控、分布范围较窄的嵌段共聚物则通过可逆加成链转移( RAFT)聚合方法合成。所制炭材料不仅具有较高的比表面积(950 m2·g-1),且在2~4 nm的介孔范围内孔径得到良好的控制。此外,作为电极材料在2 mol/L KOH电解液中表现出高的比容量(185 F·g-1,电流密度为0.625 A·g-1),且显示较好的循环寿命,经10000次循环后,能够保持初始比容量的97.5%。通过不同分子量聚合物的设计,制备结构新颖的多孔炭材料,可应用于高性能超级电容器。
关键词:
嵌段共聚物
,
介孔炭
,
聚合物炭化
,
能量存储
,
超级电容器
王艳素
,
王成扬
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(09)60041-X
以乙酸镁和柠檬酸镁热解得到的MgO为模板,热塑性沥青为碳前驱体,采用程序升温一步炭化法(950℃,N2)制备了高比表面积中孔炭材料.尽管未进行活化,两种模板前驱体与沥青混合所制中孔炭材料均可获得非常高的比表面积.以这两种中孔炭作为双电层电容器的电极材料,在质量分数为30%的KOH电解液中测试其电化学性能.结果表明:这两种中孔炭电极均可得到较高的比电容量和理想的功率特性,尤其是柠檬酸镁作前驱体时,MgO与沥青质量比为4时得到的炭材料(MCP 8/2)在20mA·g-1 的电流密度下得到284F·g-1 的比电容量,且在1000mA·g-1时仍能得到236F·g-1 的比电容.交流阻抗测试表明:组装的双电层电容器的内部阻抗均小于3. 5Ω.
关键词:
模板法
,
沥青
,
中孔炭
,
双电层电容器
,
电化学性能
徐顺建
,
罗玉峰
,
钟炜
,
肖宗湖
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(13)60079-7
以大孔径的介孔炭(MC)为催化层材料经低温热处理构建出炭对电极,着重探讨了在炭浆料中添加Triton X100对其组装的染料敏化太阳电池(DSCs)光电性能的影响,并引入分形维数(DF)用于定量评估炭膜形貌的差异.结果表明,当炭浆料中Triton X100的含量增加到0.1 mL(相应MC含量为0.6g)时,DSCs的光电转换效率增加至5.65％,其值比活性炭对电极DSCs高46.5％,且达到Pt对电极DSCs的95.4％.Triton X100改性的介孔炭对电极的高性能归功于高品质的炭膜和介孔炭本身合理的孔结构(如大尺寸孔径和大比表面积等).相对于未添加Triton X100的纯介孔炭对电极,Triton X100改性的介孔炭对电极具有分布更均匀的炭膜和更小的分形维数,是对电极欧姆串阻减小及相应器件效率改善的一个重要因素.
关键词:
介孔炭
,
染料敏化太阳电池
,
对电极
,
表面活性剂
,
低温制备
曾福龙
,
袁晓利
,
邹武俊
,
黄象金
,
莫珊珊
,
袁定胜
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(13)60070-0
在相对较低的温度下,以蔗糖为碳源,Ni-Fe (Ni/Fe=2)双层氢氧化物作为催化剂前驱体和模板,通过固相法制备石墨化介孔炭.通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱法(Raman)对产物的结构和形貌进行表征.结果显示该材料具有较高的石墨化程度.氮气吸附和孔径分布显示制备出的石墨化炭的孔径分布均匀;同时,对石墨化炭的形成过程进行了分析.
关键词:
双层氢氧化物
,
介孔炭
,
高度石墨化
,
固相法
,
催化剂
周亚萍
,
蓝国钧
,
周斌
,
姜维
,
韩文锋
,
刘化章
,
李瑛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60596-8
采用模板法合成了介孔炭(MC),研究了其孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂Ba-Ru-K/MC性能的影响,采用N2吸附脱附、扫描电镜和透射电镜等手段对介孔炭的孔结构进行了表征.研究发现,介孔炭载体的孔结构取决于模板剂的用量,当SiO2/C质量比为1.0时,所制介孔炭比表面积最大.介孔炭负载的Ba-Ru-K催化剂活性与其介孔比表面积相关.在425℃,10 MPa和10000h-1条件下,合成氨的反应速率为139 mmol/(gat·h).
关键词:
介孔炭
,
钌基催化剂
,
高比表面积
,
孔结构
,
氨合成
赵晓晨
,
徐金铭
,
王爱琴
,
张涛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60942-1
生物质作为自然界唯一可再生的有机碳资源,其利用受到了越来越多的关注。特别是随着能源和环境危机的日益加重,将生物质中非可食用部分催化转化为燃料及具有高附加值的化学品被认为是高效、环保、原子经济的绿色过程。同时,多孔炭材料具有丰富的孔道结构、优异的水热稳定性和大比表面积,是生物质催化转化反应中最常用的载体材料之一。兼之炭材料表面极性、亲疏水性的可调变性,及对酸碱溶剂的反应惰性,也使其无论在学术研究还是在工业应用中都具有特殊的优势。另外,随着纳米炭材料科学的飞速发展,合成孔径、形貌、及表面官能团可控的介孔炭和具有多级孔道结构的多孔炭材料成为可能,将其应用到纤维素催化转化过程中,对深入理解孔道结构、表面官能团对纤维素转化的作用,揭示催化反应作用机制,指导炭基催化剂的设计合成,均具有重要意义。在本综述中,我们首先对纤维素转化中多孔炭的孔道结构和表面官能团性质的独特作用进行了阐述。由于商业活性炭的孔径一般在微孔尺度,但纤维素及可溶低聚糖的分子体积较大,因而其在活性炭中的传质受到了极大的限制。通过模板法获得的介孔炭材料,可实现孔径在2–10 nm的可控合成,大大提高了反应物的扩散速率,使之能与催化活性位有效接触。但孔道过于狭长,在反应过程中堵塞的可能性增高,进而导致催化剂失活；因此,在介孔孔道的基础上,建立互通的多级孔道结构对反应物、中间物、和产物的扩散,及催化活性的保持更为有利。另一方面,炭材料表面的含氧官能团不仅具有加强1,4-糖苷键吸附的作用,还可以作为酸性活性中心催化水解反应的进行；尤其是在传统的水相纤维素催化转化过程中,亲水表面对多孔炭催化剂与反应物的接触非常有利。本文以纤维素水解及纤维素水解加氢反应为例,展开讨论了多孔炭作为固体酸及双功能催化剂载体的应用。在水解反应中,纤维素首先在热水中降解为可溶低聚糖,之后再与活性炭表面官能团反应；其中多孔炭的比表面积、酸量、及酸强度均是促进水解发生的正向因素。在水解加氢反应中,炭载贵金属催化剂作为最常用的加氢催化剂,可获得以六元醇为主的纤维素转化产物。除了加氢作用之外,贵金属小颗粒被证实可以通过氢溢流作用提供水解所需的H+,同时,正价的贵金属也可促进反应过程中的氢转移。另一方面,由于钨物种可催化逆羟醛缩合反应的发生,因此在反应体系中引入钨物种时,水解加氢的主要产物由六元醇变为乙二醇。需要特别指出的是,在纤维素催化水解加氢的过程中,多孔炭材料作为载体同样具有非常重要的作用：一方面,三维介孔的孔道结构不仅有利于反应物、产物的扩散,也有利于加氢金属催化剂的分散,进而提高金属的催化加氢能力；另一方面,当炭材料的表面化学性质改变时,也会影响产物的选择性分布,例如当炭表面显碱性时,由于异构化作用,丙二醇成为主要产物。本文最后,我们列举了一些新型多孔炭材料,包括杂原子改性的多孔炭材料和金属氧化物-炭复合多孔材料的合成方法及其在纤维素催化转化乃至生物质转化中的潜在应用。
关键词:
生物质转化
,
催化
,
多孔炭
,
活性炭
,
介孔炭
,
纤维素
王艳素
,
王成扬
,
陈明鸣
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(08)60047-5
以乙酸镁和柠檬酸镁为模板(MgO)镁源,沥青为碳前驱体,在氮气氛中950℃一步炭化制得高表面积中孔炭材料.采用1 mol/L的HCl去模,并将炭材料洗涤至中性.采用低温N2吸附测得炭材料的比表面积和孔径分布,透射电镜观察炭材料的内部结构特征.结果表明:尽管未经活化,所得炭材料中的孔大多为中孔,BET比表而积达到1295 m2/g,当以柠檬酸镁为MgO前驱体时,所得炭材料的收率可高达50%.
关键词:
沥青
,
MgO
,
模板炭化法
,
中孔炭
吴明铂
,
李玲燕
,
刘军
,
李杨
,
艾培培
,
吴文婷
,
郑经堂
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(15)60201-3
以量大价廉的稻壳为原料,先后经 NaOH脱硅处理﹑预氧化﹑磷酸活化,在无模板的情况下制备出介孔炭材料.NaOH脱硅处理可有效除去稻壳中的硅并破坏纤维素的晶体结构,脱硅过程中形成的孔隙亦有利于高比表面积和高中孔率介孔炭的制备. 所制介孔炭比表面积和中孔率分别高达2 009 m2·g-1和90. 8%. 其在50 mA·g-1电流密度下的比电容达176 F·g-1 ,即使在1 000 mA·g-1的大电流下,其比电容仍保持在126 F·g-1 ,表现出优异的倍率能力. 所制介孔炭具有良好的循环稳定性,在200·mA g-1电流密度下的比电容高达150 F·g-1 , 1 000次循环无容量衰减. 稻壳基介孔炭在超级电容器领域具有良好的应用前景.
关键词:
稻壳
,
介孔炭
,
碱预处理
,
超级电容器
侯朝辉
,
李新海
,
刘恩辉
,
何则强
,
邓凌峰
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2004.01.003
以正硅酸乙酯为模板硅源,间苯二酚-甲醛凝胶为炭前驱体,采用同步合成模板炭化(SSTCM)法制备了具有可控结构的中孔炭材料.炭材料的比表面积可达1 500 m2/g,平均孔径在3 nm～10 nm之间.经过酸催化水解预处理的二氧化硅模板前驱体溶液与间苯二酚-甲醛溶液混合,碱性条件下使两者的溶胶凝胶反应同步发生,得到有机/无机凝胶混合物.再经炭化、HF去模,制得SSTCM炭材料.N2等温吸脱附研究表明,与炭前驱体聚合物同步合成的结构可调的二氧化硅模板,导致了SSTCM炭材料可控中孔结构的形成.循环伏安研究表明,采用这种同步合成模板炭化法制备的SSTCM炭材料质量比容量达270 F/g,炭材料具有的典型中孔结构使其可能成为一种理想的双电层电容器电极材料.
关键词:
中孔炭
,
溶胶凝胶反应
,
同步合成模板炭化法
,
双电层电容器
