手性介孔碳质纳米纤维和氮掺杂碳质纳米管的制备和表征

第一章前言 (1)

1.1介孔碳质纳米材料及氮掺杂碳质纳米材料 (1)

1.1.1介孔碳质纳米材料及氮掺杂碳质纳米材料的合成方法 (1)

1.1.2介孔碳质纳米材料及氮掺杂碳质纳米材料的实际应用价值 (3)

1.2超分子模板法制备手性介孔碳质纳米材料及氮掺杂碳质纳米材料的研究进展 (5)

1.2.1手性超分子自组装行为研究 (5)

1.2.2超分子模板法制备介孔碳材料以及氮掺杂介孔碳材料研究进展 (6)

1.3本文选题依据及研究意义 (10)

本章参考文献 (12)

第二章实验部分 (16)

2.1实验主要试剂 (16)

2.2实验主要设备 (18)

2.3阳离子缬氨酸衍生物的合成路线 (18)

2.4阳离子缬氨酸衍生物（L-，D-18Val11PyPF6）的自组装行为的研究 (20)

2.5本章小结 (22)

第三章手性介孔碳质纳米纤维的制备与表征 (23)

3.1以CTAB自组装体为模板，BTEE为有机硅源制备碳质纳米纤维 (23)

3.1.1碳质纳米纤维的制备 (23)

3.1.2实验结果与讨论 (23)

3.2以L-,D-18Val11PyBr自组装体为模板合成手性介孔碳质纳米纤维 (26)

3.2.1单手螺旋纳米纤维的制备 (26)

3.2.2实验结果与讨论 (27)

3.3本章小结 (35)

本章参考文献 (36)

第四章氮掺杂碳质纳米管的制备与表征 (37)

4.1以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备直的氮掺杂碳质纳米管 (37)

4.1.1以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备直的氮掺杂聚合物纳米管 (37)

4.1.2以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备直的氮掺杂碳质纳米管 (37)

4.1.3实验结果与讨论 (38)

4.2以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备氮掺杂螺旋碳质纳米管 (42)

4.2.1以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备氮掺杂螺旋聚合物纳米管 (42)

4.2.2以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备氮掺杂螺旋碳质纳米管 (43)

4.2.3实验结果与讨论 (43)

4.3以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备手性介孔氮掺杂碳质纳米管 (47)

4.3.1以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备聚合物/二氧化硅纳米管 (47)

4.3.2以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备氮掺杂C/SiO2纳米管 (47)

4.3.3以L-,D-18Val11PyPF6自组装体为模板制备手性氮掺杂碳质纳米管 (47)

4.3.4实验结果与讨论 (47)

本章参考文献 (52)

第五章其它纳米材料的制备与表征 (53)

5.1以卵磷脂为手性添加剂制备手性介孔二氧化硅 (53)

5.1.1以卵磷脂为手性添加剂制备介孔二氧化硅纳米棒 (53)

5.1.2实验结果与讨论 (54)

本章参考文献 (57)

第六章全文总结 (58)

6.1实验总结 (58)

6.2工作展望 (58)

攻读硕士学位期间公开发表的文章 (59)

致谢 (60)

手性介孔碳质纳米纤维和氮掺杂碳质纳米管的制备和表征第一章前言

第一章前言

1.1介孔碳质纳米材料及氮掺杂碳质纳米材料

介孔碳质纳米材料具有可调孔径，较大比表面积，较大孔容等特点，为其应用于分离，催化以及能量储备等领域奠定基础。

1.1.1介孔碳质纳米材料及氮掺杂碳质纳米材料的合成方法

研究表明可以通过物理[1]或化学[2]活化法，热不稳定组分混合物碳化法[3]，高分子气凝胶碳化法[4]，硬模板法[5]以及软模板法[6]制备介孔碳材料。目前应用较为广泛且可以成功调控纳米材料孔径的方法主要是硬模板法和软模板法。

1.1.1.1硬模板法

硬模板法主要是指模板剂的结构相对较“硬”，即具有刚性结构的材料，如具有孔隙的固体粒子或无机材料。硬模板法制备碳质以及氮掺杂纳米材料主要路径：首先选择有效的合成方法将反应物注入模板反应孔道，经过物理与化学方法合成前驱体与模板复合的材料，然后通过高温热解处理，最后用NaOH，HF，刻蚀除去模板得到目标纳米材料。通过调控硬模板的结构，种类以及反应体系物理化学性质，控制纳米材料孔径及孔道等相关性质。目前应用比较广泛的是以具有不同孔径的介孔二氧化硅作为硬模板，酚醛树脂，多糖，多巴胺，双氰胺，尿素等作为碳源、氮源合成碳质及氮掺杂碳质纳米材料。已经制备出多种纳米材料，如:金属氧化物，硫化物，磷酸盐，硫酸盐等[7-11]。

1999年Ryoo和Hyeon以硬模板法合成有序介孔碳材料[12-13]。在此工作的基础上，Dai[14]第一次以两亲性嵌段共聚物为模板合成有序介孔碳，为介孔碳材料的研究开启新的篇章。随后的研究者通过不同介孔材料作为模板合成一系列具有不同孔径碳质纳米材料,如CMK-3[15]、FDU-15[16]等。同时可以采用以有序和无序孔道共存的二氧化硅纳米材料为硬模板（图1-1），聚丙烯腈（PAN）为碳源合成碳质纳米棒[17]。