硫／有序介孔碳复合材料的制备及其电化学性能
硅酸盐学报
· 572 ·2011年
硫/有序介孔碳复合材料的制备及其电化学性能
李永，董晓雯，赵宏滨，徐甲强
(上海大学理学院化学系，上海200444 )
摘要：用模板法合成有序介孔碳材料(ordered mesoporous carbon，OMC)，以该材料作为硫的载体，用低温熔融的方法制备了硫/有序介孔碳(S/OMC)复合材料。通过透射电子显微镜、比表面分析和X射线粉末衍射仪对材料进行表征。结果表明：OMC孔道有序，比表面积高达1600m2/g，硫在OMC 内分散性良好。对S/OMC又进行了恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学性能测试，显示S/OMC电化学可逆性较好，首次放电容量达1430 mA?h/g，60次循环时仍稳定在500mA?h/g。OMC内部有序的孔道和较大的表面微孔对电池性能的提高起到了重要的作用。
关键词：硫电极；软模板法；有序介孔碳；复合材料；阴极材料
中图分类号：TQ152 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)04–0572–05
Preparation and Electrochemical Properties of Sulfur/Ordered Mesoporous Carbon Composite
LI Yong，DONG Xiaowen，ZHAO Hongbin，XU Jiaqiang
(School of Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China)
Abstract: An ordered mesoporous carbon (OMC) material was synthesized via a template synthesis method. The composites of S/OMC with OMC as a matrix of sulfur were prepared by means of low temperature melting. The composites were investigated by transmission electron microscopy, Brunauer–Emmett–Teller method and X-ray powder diffraction. The results show that the channels of OMC is in an order, and the specific surface area of OMC is >1600m2/g. The sulfur could be efficiently dispersed in OMC. The composites of S/OMC were determined by galvanostatic charge/discharge, cyclic voltammograms and electrochemical impedance spectroscopy. It is indicated that the S/OMC has preferable electrochemical reversible, and the first discharge capacity reaches 1430 mA·h/g and stabilizes at 500mA·h/g after 60 cycles. It is essential for the improvement of the battery performance to possess the mas-sive micropores with the greater surface area existed in the OMC.
Key words: sulfur electrode; soft-template method; ordered mesoporous carbon; composite material
随着石油危机的出现，全世界对能源消费需求的日益增加，以及便携式电子设备和电动汽车的快速发展及应用，对于高比能量、长循环寿命的锂离子电池的需求十分迫切。目前在已知的锂离子电池正极材料中，硫电极具有最高的理论比容量(1675 mA?h/g)。其与金属锂电极组成锂–硫电池的理论比能量高达2600W?h/kg。硫电极具有环境友好、价格低廉、资源丰富等优点，是一种很有应用前景的高比能量的正极材料[1]。然而，单质硫在常温下的电子导电率仅为5×10–30 S/cm[2]。如此低的电子导电率使锂–硫电池中阴极活性材料的利用率很低。此外，锂–硫电池在充放电过程中会形成多硫化锂，该化合物会溶于有机电解液，并会在阴阳电极之间穿梭，其中一部分穿梭的多硫化锂能转变成硫化锂并沉积在阳极上[3]，造成电池内部阻抗增加、电池容量减小以及循环性能的急剧下降。
针对硫电极以上的缺点，许多研究者开发研究溶胶电解液[4]、固体电解质[5]和常温的离子液体[6]，尽管这些研究在一定程度上达到了缓解多硫化合物穿梭反应的目的，但是同时又由于离子的缓慢移动造成了电池能量密度的降低。为了减轻由于多硫化物的穿梭对阳极的影响，还有许多研究集中在保护
收稿日期：2011–01–07。修改稿收到日期：2011–01–27。
基金项目：上海大学研究生创新基金(SHUCX 102021)、上海博士后基金(10R21412900)、中国博士后基金(20100470677)资助项目。第一作者：李永(1982—)，男，硕士研究生。
通信作者：徐甲强(1963—)，男，教授。Received date:2011–01–07. Approved date: 2011–01–27.
First author: LI Yong (1982–), male, graduate student for master degree. E-mail: 08720101@https://www.360docs.net/doc/9a342801.html,
Correspondent author: XU Jiangqiang (1963–), male, professor.
E-mail: xujiaqiang@https://www.360docs.net/doc/9a342801.html,
第39卷第4期2011年4月
硅酸盐学报
JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY
Vol. 39，No. 4
April，2011
介孔碳材料的合成及应用分析研究
介孔碳材料的合成及应用研究 李璐 (哈尔滨师范大学> =摘要> 综述了介孔碳材料的合成及应用.关键词: 介孔碳。合成。应用 0 引言 介孔碳是近年来发现的一类新型非硅介孔材料, 它是由有序介孔材料为模板制备的结构复制品. 由于其具有大的比表面( 可高达2500m2# g- 1 >和孔容(可达到2. 25 cm3 # g- 1 >,良好的导电性、对绝大多数化学反应的惰性等优越的性能, 且易通过煅烧除去, 与氧化物材料在很多方面具有互补性, 使其在催化、吸附、分离、储氢、电化学等方面得到应用而受到高度重视. 1 介孔碳材料的合成 介孔碳的制备通常采用硬模板法, 选择适当的碳源前驱物如葡萄糖、蔗糖乙炔、中间相沥青、呋喃甲醇[ 1]、苯酚/甲醛树脂[ 2]等, 通过浸渍或气相沉积等方法, 将其引入介孔氧化硅的孔道中, 在酸催化下使前驱物热分解碳化, 并沉积在模板介孔材料的孔道内, 用NaOH或HF溶掉SiO2 模板,即可得到介孔碳. 以下介绍几种介孔碳材料的合成方法及性质.
1. 1 CMK- 1 Ryoo首次用MCM- 48为模板 合成了介孔碳材料(CMK- 1>. 由于MCM- 48具有两套不相连通的 孔道组成, 这些孔道将变成碳材料的固体部分, 而MCM- 48中氧 化硅部分则会变成碳材料的孔道. 因此CMK- 1 并不是MCM- 48 真 正的复制品, 而是其反转品. 在脱除MCM- 48 的氧化硅过程中, 其结晶学对称性下降[ 3] , 后 续的研究表明与所用的碳前驱物有关, 其中一个具有I41 /a对称性[ 4] .1. 2 CMK- 3 使用SBA- 15 合成六方的介 孔碳( CMK 3>, 由于二维孔道的SBA- 15孔壁上有微孔, 因 图1 孔道不相连的的模板(MCM- 41或1234K 下 焙烧的SBA - 15> 制备的无序碳材料( A>。孔道相 连的模板( 1173K温度以下焙烧的SBA - 15> 制备 的有序介孔碳材料CMK- 3( B>
关于有序介孔炭CMK
关于有序介孔炭CMK-3从水溶液中吸附铀的研究 摘要: 有序介孔碳CMK-3在水溶液中铀的去除和获取方面的能力已经进行了探索。CMK-3的制构特性是以使用小角X射线衍射和N2吸附脱附，BET比表面积，孔体积和孔径是1143.7平方米/克，1.10立方厘米/克和3.4 nm为特征的。了对不同的实验参数，例如溶液的pH值，初始浓度，接触时间，离子强度和温度对吸附的影响进行研究。CMK-3显露出铀在最初pH=6，接触时间为35分钟时吸附能力最高。吸附动力学也通过伪二阶模型很好地描述了。吸附过程可用朗格缪尔和Freundlich等温线很好地定义。热力学参数，ΔG°(298K),ΔH°，ΔS°分别定为-7.7, 21.5 k J mol -1和98.2 J mol-1 K-1,这表明CMK-3在自然界朝向铀吸附进程是可行的，自发的和吸热的。吸附的CMK-3可以有效地为U(VI)的去除和获取，通过0.05 mol／L的HCL再生。从1000ml包含铀离子的工业废水的u(VI)的完全去除可能带有2g CMK-3。 关键词：有序介孔碳CMK-3 吸附铀 前言：处理放射性物质产生低中高水平的放射性废物的许多活动要求用先进的技术处理[1，2]。在过去的几十年，考虑到潜在的环境健康威胁和不可再生的核能源资源的双重意义，各种各样的技术，例如溶剂萃取[3，4]，离子交换[5]，和吸附已经从放射性废物的铀的去除和获取得到了发展[6]。最近，吸附由于其效率高、易于处理,基于碳质材料例如活性炭[7-8]，碳纤维[11]，因为他们比有机换热器树脂有更高热量和辐射电阻，与熟悉的无极吸附剂相比有更好的酸碱稳定性，因此逐渐应用于这一领域[8]。 另外,作为碳质材料家族的新成员,有序介孔碳CMK-3是通过纳米铸造技术合成的[12]，因为它独特的特征如高表面积，规整的介孔结构，窄的孔径分布，大孔隙体积，以及优异的化学和物理稳定性，已经引起了广泛关注[13，14]。这些特征使CMK-3在生物医药，电化学，能量储存和环境领域变得更加有吸引力[15–17]。CMK-3及其复合材料已经用于去除VE [18], VB12 [19]，苯酚[20]，溶菌酶[21]，铅[22]和汞[23]。然而，据我们所知，到目前为止，还没有报道CMK-3用于水系统吸附铀酰离子。因而，这将是有趣的事，去探讨以上所提到的CMK-3用于环境的可能性。 本次调查的目的是研究通过硬模板法制备的有序介孔炭CMK-3的从水溶液除铀的效率。各种技术被用来描述CMK-3的结构和构造特性，包括小角X射线衍射（SAXRD）和N2 吸附解吸。各种实验参数包括溶液的pH值，离子强度，接触时间，最初的浓度，温度，以及对吸附动力学，等温吸附模型，热力学进行了研究。另外，CMK-3再生的方法，和工业废水除铀的努力也进行了研究。 实验 材料 从南京科技Co., Ltd获得有序介孔硅。U(VI)储备液的制备，1.1792 g U3O8加入到一个100ml的烧杯，10ml的盐酸(q=1.18 g/mL)，2 mL 30 %的过氧化氢也加入到此烧杯。溶液被加热直到它几乎是干的，然后10毫升盐酸（q= 1.18克/毫升）被添加。溶液被转入到一个1000ml的容量瓶，用蒸馏水稀释到刻度来产生1 mg/mL 的铀原液。铀溶液通过稀释原液到根据实验要求的适当的量来制备。所有的其他试剂都是AR级。 有序介孔碳CMK-3的制备
碳基复合材料研究现状及发展趋势
碳基复合材料研究现状及发展趋势 摘要：碳基复合材料由于其优异的各项性能在航空航天工业、能源技术、信息技术等方面有着很好的应用前景，国内外对高性能复合材料的研究也日趋加深，本文主要从材料的性能来分析其应用及其在未来主要领域的发展趋势。 1 碳基复合材料的特点 碳纤维增强碳复合材料（碳基复合材料，C/C）是具有特殊性能的新型工程材料，是以碳或石墨纤维为增强体，碳或石墨为基体复合而成的材料。碳基复合材料几乎完全是由碳元素组成，故能承受极高的温度和极大的加热速度。该材料具有极高的烧蚀热、低的烧蚀率、抗热冲击，并在超热环境下有高强度，被认为是再入环境中高性能的抗烧蚀材料。它抗热冲击和抗烧诱导能力极强，且具有良好的化学惰性。碳基复合材料做导弹的鼻锥时，烧蚀率低且烧蚀均匀，从而可提高导弹的突防能力和命中率。碳基复合材料还具有优异的耐磨差性能和高的导热，使其在飞机、汽车刹车片和轴承等方面得到应用。 碳基复合材料不仅具有其它复合材料的优点，同时又有很多独到之处。碳基复合材料的特点如下： （1）整个系统均由碳元素构成，由于碳原子彼此间具有极强的亲和力，使碳基复合材料无论在低温下还是在高温下，都有很好的稳定性。同时，碳素材料高熔点的本性，赋予了该材料优异的耐热性，可以经受住2000℃左右的高温，是目前在惰性气氛中高温力学性能最好的材料。更重要的是碳基复合材料随着温度的升高，其强度不降低，甚至比室温还高，这是其他材料无法比拟的。 （2）密度低（小于2.0g/cm3），仅为镍基高温合金的1/4，陶瓷材料的1/2。 （3）抗烧蚀性能良好，烧蚀均匀可以用于3000 ℃以上高温短时间烧蚀的环境中，可作为火箭发动机喷管、喉衬等材料。 （4）耐摩擦，耐磨损性能优异，其摩擦系数很小，性能稳定，是各种耐磨和摩擦部件的最佳候选材料。 （5）良好的生物相容性，具有与人体骨骼相当的密度和模量，在人体骨骼修复与替代材料方面具有较好的应用前景。 2 碳基复合材料的制备工艺 碳基复合材料制备过程包括：增强体碳纤维及其织物的选择、基体碳先驱体
有序介孔炭的制备与表征_王小宪
有序介孔炭的制备与表征① 王小宪1,李铁虎1,冀勇斌1,金 伟1,林起浪2 (1.西北工业大学材料学院,陕西西安 710072; 2.福州大学材料学院,福建福州 350002) 摘 要:采用溶胶-凝胶技术,用蒸发诱导自组装(EISA)工艺制备了表面活性剂/氧化硅复合体。通过原位氧化炭化法直接制备了介孔炭材料,讨论了炭化温度对炭/氧化硅及介孔炭孔隙结构的影响。利用透射电镜(TEM)、氮物理吸附-脱附、扫描电镜(FESEM)及热重分析(TGA)对材料的形貌结构性能进行了分析。结果表明,复合体具有高度有序的六方相结构孔道,随着炭化温度的提高,复合体的孔径分布呈现先增大后减小的变化过程,而介孔炭孔径分布逐渐减小。介孔炭颗粒由类纳米碳管团簇组成,孔隙有序程度高,内部无缺陷。 关 键 词:介孔炭,纳米复合体,炭化,纳米碳管 中图分类号:TB383 文献标识码:A 文章编号:1000-2758(2008)06-0787-05 介孔炭具有大比表面积、大孔容和均一孔径分布的特点,因此在选择性催化、储能材料及光电磁等方面都有着广泛的应用。通常制备介孔炭方法有物理化学活化法[1]、有机聚合物炭化法[2]、共混聚合物炭化法[3]、铸型炭化法[4]等,其中物理化学活化法是制备活性炭的常用方法,该方法制备的介孔炭孔径小且分布范围大。有机聚合物炭化法和共混聚合物炭化法虽可制备出分布范围小的介孔炭,但无法实现有序性的要求。近年来,铸型炭化法是能控制介孔炭孔径的有效方法,即选用具有一定结构的模板材料,通过反相复制获得介孔炭产品。从微观角度来说,介孔炭是模板的负副本,即模板的孔壁转化为介孔炭的孔隙,因此对模板孔壁的有效控制就是对介孔炭的孔径控制,而模板的形成受到多方面的影响。在水热合成体系中,改变制备模板的陈化温度[5]可以使介孔炭在3.0～ 5.2nm之间变化,混合表面活性剂法[6]可使介孔炭在2.2～ 3.3nm之间变化。但是利用水热合成体系制备模板本身就需要1～3天时间,然后经过液相浸渍、炭化、酸洗等步骤才能获得介孔炭产品,这个过程费时、费力,不利于介孔炭的发展与应用。 本文在非水体系条件下,结合蒸发诱导自组装工艺和溶胶-凝胶技术,以占据氧化硅介孔体的表面活性剂为碳源前驱体。通过原位氧化炭化法直接制备出了具有六方结构的介孔炭材料,研究发现,模板与有机物的炭化过程中的相互作用和炭化温度是影响介孔炭孔径的重要因素。该方法缩短了制备周期,节约了制备成本,同时还可以对介孔炭的孔径进行有效的控制。 1 实验部分 1.1 复合体的制备 复合体的制备过程如下:将1g P123(聚乙烯醚-聚丙烯醚-聚乙烯醚,EO30PO70EO30,南京威尔化工公司)完全溶解于10g无水乙醇中;在搅拌的条件下加入2g的正硅酸已酯(AR,北京化学试剂有限公司,简称TEO S),0.9g H2O,0.1g HCl(2M),室温下继续搅拌2h,获得溶胶;将所得溶胶置于25℃,湿度为30～60%的环境中自然蒸发,待完全蒸发后获得表面活性剂/氧化硅的复合体。 1.2 介孔炭的制备 在1g上述复合体中加入4g去离子水和1g浓硫酸,混合均匀;将混合物置于热处理炉中在100℃和160℃分别处理3～6h以充分氧化,所得样 2008年12月第26卷第6期 西北工业大学学报 Jour na l o f No r th wester n Poly technical U niv ersity Dec.2008 V o l.26No.6 ①收稿日期:2007-10-11基金项目:国家自然科学基金(50472081)与高等学校博士点基金(20060699028)资助 作者简介:王小宪(1980-),西北工业大学博士生,主要从事新型炭材料的研究。
简易模板法制备有序介孔碳_邱会华
收稿日期：2009-07-27。收修改稿日期：2009-09-16。国家-广东联合基金资助项目(No.U0734005)。 ＊ 通讯联系人。E -mail ：tliuyl@https://www.360docs.net/doc/9a342801.html, ；会员登记号：S060017521P 。第一作者：邱会华，女，24岁，硕士研究生；研究方向：纳米碳材料。 简易模板法制备有序介孔碳 邱会华 刘应亮＊ 曾江华 左诗笛 郑明涛 (暨南大学化学系，广州 510632) 摘要：通过一种简易的模板法制备了有序介孔碳，即硅/P123三嵌段共聚物复合物经硫酸处理后，再加入蔗糖碳源经碳化和除硅处理合成出有序介孔碳。该方法与传统硬模板相比，其合成工序简单，成本更低；与其他简化合成方法相比，避免了由碳源不足而造成的介孔碳有序性低的缺点。通过小角XRD 、N 2吸脱附和HRTEM 对样品及其中间过程进行了表征。结果表明，自晶化过程后，样品在合成的各个时期均保持着有序的介孔结构，当蔗糖添加量为1.5g 时合成出的介孔碳材料有序性最高，比表面积和孔容也最高，分别为1261m 2·g -1，1.03cm 3·g -1。关键词：模板法；有序介孔碳；蔗糖中图分类号：O613.71 文献标识码：A 文章编号：1001-4861(2010)01-0101-05 Simple Template Method for Synthesis of Ordered Mesoporous Carbon QIU Hui -Hua LIU Ying -Liang ＊ZENG Jiang -Hua ZUO Shi -Di ZHENG Ming -Tao (Department of Chemistry,Jinan University,Guangzhou 510632) Abstract:Ordered mesoporous carbon materials were synthesized via a simple template method by adding sucrose to the sulfuric -acid -treated silica/P123triblock copolymer composite and followed by carbonization and removal of the silica.This technique is simpler and the cost is lower than the conventional hard template method.Besides,compared to other simple way,this technique avoids the disadvantage of low ordered structure of the mesoporous carbon caused by deficiency of carbon source.The samples were investigated by X -ray diffraction (XRD),high -resolution transmission electron microscopy (HRTEM)and nitrogen adsorption -desorption.The results show that the samples after crystallization maintain ordered mesoporous structure at various periods during the course of the synthesis.When the addition of sucrose is 1.5g,the highest ordered mesoporous carbon is obtained with highest surface area of 1261m 2·g -1and pore volume of 1.03cm 3·g -1. Key words:template method;ordered mesoporous carbon;sucrose 引言 有序介孔碳材料由于其具有高的比表面积、大的孔容和均一的孔径分布等特点，使其在催化、吸附、电化学等领域有着广泛的应用价值[1-3]。自1999 年Ryoo 等[4]以有序介孔硅MCM -48为模板，蔗糖为碳源合成出有序介孔碳CMK -1以来，介孔碳材料 的发展进入了一个新的时期。随后很多科学家通过不同的方法合成了一系列的有序介孔碳材料，如 CMK -3[5]、CMK -5[6]、COU -1[7]、FDU -15[8]等，其方法可分 为硬模板法和软模板法[9]。硬模板法所得到的介孔碳材料为无机模板的反相复制，软模板法所得的介孔碳材料为正相结构，在应用方面各有其优势。但硬模板法合成过程耗时长，步骤繁多，其首先需要 第26卷第1期2010年1月 Vol ．26No ．1101-105 无机化学学报 CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY
介孔碳材料载体钯催化剂用于燃料电池
介孔碳材料载体钯催化剂用于燃料电池 2016-07-03 12:53来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 钯催化剂微观结 构 甲醇燃料电池(DMFC)通常用铂基催化剂作阳极催化剂,但其对甲醇氧化的电催 化活性较低,而且易被甲醇氧化的中间物种所毒化; 特别是甲醇很易透过Nafion膜, 在阴极产生混合电位,既浪费了燃料,又降低了燃料的利用效率、阴极催化剂效率和电池的工作电压. 研究发现,用甲酸作燃料得到的直接甲酸燃料电池(DFAFC)具有很多优点.如甲酸无毒,不易燃,储存和运输安全;甲酸阴离子与Nafion膜中的磺酸基团间 有排斥作用,因此甲酸对Nafion膜的渗透率远小于甲醇;甲酸作燃料时浓度可以高 达20mol/L,而甲醇的浓度只有2mol/L.虽然甲酸的能量密度仅是甲醇的1/3,但DFAFC的功率密度仍高于DMFC.由于甲酸氧化的活化能小于甲醇氧化的活化能, 因 此DFAFC的性能要好于DMFC.在DFAFC中,Pd是一种对甲酸电氧化有较好催化性能的阳极催化剂.由于钯黑易聚结,利用率较低,因此人们更关注其负载型催化剂. 有序介孔碳不仅具有较高的比表面积和较大的孔体积、较少的或者没有微孔,而且有序介孔碳具有规则的孔道结构及可控的孔径,如果将贵金属纳米粒子负载到孔道内,不仅可以控制金属纳米粒子的尺寸,而且可以得到高分散的介孔碳负载贵金属催化剂.由于介孔碳的限域作用,在合成介孔碳负载贵金属催化剂时,不需 要加入表面活性剂,因此具有很高的催化活性和稳定性.三维有序结构的介孔碳已经被证明在燃料电池中有利于反应物和产物的质子传输.因此介孔碳材料应用在催化 剂载体以及燃料电池方面具有理论和实际研究价值. Nazar等利用硫引入贵金属法制备了一系列介孔碳负载贵金属催化剂; 陈书如等通过控制碳/硫比例,将熔融单质硫扩散负载到碳骨架小介孔中,保留有序 介孔,形成多孔有序介孔碳/硫纳米复合材料.
2020-2026年先进碳基复合材料行业专项调研及投资战略规划报告
先进碳基复合材料行业下游需求旺盛，发展空间较大（附报告目录） 1、先进碳基复合材料产业链介绍 先进碳基复合材料是指以碳纤维为增强体，以碳或碳化硅等为基体，以化学气相沉积或浸渍等工艺形成的复合材料，主要包括碳/碳复合材料产品（碳纤维增强基体碳）、碳/陶复合材料产品（碳纤维增强碳化硅）等。 相关报告：北京普华有策信息咨询有限公司《2020-2026年先进碳基复合材料行业专项调研及投资战略规划报告》 碳纤维是由聚丙烯腈、沥青或粘胶等有机母体纤维、在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构、含碳量在90%以上的无机高分子纤维。碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高比强度和比模量的纤维，拥有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐高温、耐腐蚀、可复合性强等一系列优良性能。 先进碳基复合材料产业链 资料来源：普华有策市场研究中心 （1）碳/碳复合材料 碳/碳复合材料是制造高温热场部件和摩擦部件的最佳候选材料，被认为是21世纪最具潜力的高温结构材料之一。 碳/碳复合材料自20世纪60年代被发明以来，受到军事、航空航天、以及核能工业领域的极大关注。 当前，碳/碳复合材料研究的焦点主要集中在低成本制备、抗氧化、以及性能、结构的多样
化等方面，其中，以高性能、低成本的碳/碳复合材料制备技术为研究的重点。化学气相沉积法是制备高性能碳/碳复合材料的首选方法，被广泛用于碳/碳复合材料制品的工业化生产，但是该技术工艺时间长，因而生产成本高昂。改进制备碳/碳复合材料的生产工艺，研制低成本、高性能、大尺寸、复杂结构的碳/碳复合材料，是促进该材料产业化应用的关键，是目前碳/碳复合材料的主要发展趋势。 （2）碳/陶复合材料 碳/陶复合材料是指由碳纤维作为增强体，碳化硅作为连续基体的一类新型复合材料。是公认的理想高温结构材料和摩擦材料之一。 碳/陶复合材料作为热防护材料也有着广泛的应用。碳/陶复合材料的主要基体成分碳化硅具有耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击的优点，能满足1,650°C高温使用，可用于航天飞机的热防护系统，冲压发动机、航天器推进室等部件和产品。在光伏和半导体领域，相比于现有纯碳基的热场部件，碳/陶复合材料具有更好的抗硅蒸汽腐蚀能力，在碳/碳复合材料表面形成涂层，能有效防护SiO、Si等对碳纤维的侵蚀，大幅提高产品的使用寿命。 我国从20世纪80年代开始对作为航空航天结构部件的碳/陶复合材料开展研究，并取得了较大进展；但作为制动摩擦材料，直到21世纪初期，国内才开始进行关注。目前，经过科研创新与技术积累，国内少数企业已经具备了制备碳/陶复合材料的相关技术和工艺，低成本、规模化的制备工艺成为目前碳/陶复合材料的研究重点和发展趋势。 国外目前主要生产碳/陶复合材料的厂家有Aircraft Braking Systems Corporation、Honeywell、Brembo SGL等企业，这些企业生产的产品主要集中摩擦材料领域，应用于飞机和汽车刹车系统。Brembo SGL在高性能汽车制动系统的设计、开发、生产和销售等方面实现了产业化，其2018年销售额为1.82亿欧元。目前，国内少数企业已经具备了制备碳/陶复合材料的相关技术和工艺。 2、先进碳基复合材料的下游需求分析 （1）半导体 半导体制造材料主要包括硅片、电子气体、光掩模、光刻胶配套化学品等，2018年硅片的销售额为117.08亿美元，占全球半导体材料行业36.78%。 随着中国半导体制造技术的不断进步与半导体制造生产线投产，中国大陆半导体硅片销售额从2016年的5亿美元上升至2018年的9.96亿美元，年均复合增长率达到41.1%，步入快速发展阶段。 硅是目前最重要的半导体材料，全球95%以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基底功能材
硫／有序介孔碳复合材料的制备及其电化学性能
硅酸盐学报 · 572 ·2011年 硫/有序介孔碳复合材料的制备及其电化学性能 李永，董晓雯，赵宏滨，徐甲强 (上海大学理学院化学系，上海200444 ) 摘要：用模板法合成有序介孔碳材料(ordered mesoporous carbon，OMC)，以该材料作为硫的载体，用低温熔融的方法制备了硫/有序介孔碳(S/OMC)复合材料。通过透射电子显微镜、比表面分析和X射线粉末衍射仪对材料进行表征。结果表明：OMC孔道有序，比表面积高达1600m2/g，硫在OMC 内分散性良好。对S/OMC又进行了恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电化学性能测试，显示S/OMC电化学可逆性较好，首次放电容量达1430 mA?h/g，60次循环时仍稳定在500mA?h/g。OMC内部有序的孔道和较大的表面微孔对电池性能的提高起到了重要的作用。 关键词：硫电极；软模板法；有序介孔碳；复合材料；阴极材料 中图分类号：TQ152 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)04–0572–05 Preparation and Electrochemical Properties of Sulfur/Ordered Mesoporous Carbon Composite LI Yong，DONG Xiaowen，ZHAO Hongbin，XU Jiaqiang (School of Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China) Abstract: An ordered mesoporous carbon (OMC) material was synthesized via a template synthesis method. The composites of S/OMC with OMC as a matrix of sulfur were prepared by means of low temperature melting. The composites were investigated by transmission electron microscopy, Brunauer–Emmett–Teller method and X-ray powder diffraction. The results show that the channels of OMC is in an order, and the specific surface area of OMC is >1600m2/g. The sulfur could be efficiently dispersed in OMC. The composites of S/OMC were determined by galvanostatic charge/discharge, cyclic voltammograms and electrochemical impedance spectroscopy. It is indicated that the S/OMC has preferable electrochemical reversible, and the first discharge capacity reaches 1430 mA·h/g and stabilizes at 500mA·h/g after 60 cycles. It is essential for the improvement of the battery performance to possess the mas-sive micropores with the greater surface area existed in the OMC. Key words: sulfur electrode; soft-template method; ordered mesoporous carbon; composite material 随着石油危机的出现，全世界对能源消费需求的日益增加，以及便携式电子设备和电动汽车的快速发展及应用，对于高比能量、长循环寿命的锂离子电池的需求十分迫切。目前在已知的锂离子电池正极材料中，硫电极具有最高的理论比容量(1675 mA?h/g)。其与金属锂电极组成锂–硫电池的理论比能量高达2600W?h/kg。硫电极具有环境友好、价格低廉、资源丰富等优点，是一种很有应用前景的高比能量的正极材料[1]。然而，单质硫在常温下的电子导电率仅为5×10–30 S/cm[2]。如此低的电子导电率使锂–硫电池中阴极活性材料的利用率很低。此外，锂–硫电池在充放电过程中会形成多硫化锂，该化合物会溶于有机电解液，并会在阴阳电极之间穿梭，其中一部分穿梭的多硫化锂能转变成硫化锂并沉积在阳极上[3]，造成电池内部阻抗增加、电池容量减小以及循环性能的急剧下降。 针对硫电极以上的缺点，许多研究者开发研究溶胶电解液[4]、固体电解质[5]和常温的离子液体[6]，尽管这些研究在一定程度上达到了缓解多硫化合物穿梭反应的目的，但是同时又由于离子的缓慢移动造成了电池能量密度的降低。为了减轻由于多硫化物的穿梭对阳极的影响，还有许多研究集中在保护 收稿日期：2011–01–07。修改稿收到日期：2011–01–27。 基金项目：上海大学研究生创新基金(SHUCX 102021)、上海博士后基金(10R21412900)、中国博士后基金(20100470677)资助项目。第一作者：李永(1982—)，男，硕士研究生。 通信作者：徐甲强(1963—)，男，教授。Received date:2011–01–07. Approved date: 2011–01–27. First author: LI Yong (1982–), male, graduate student for master degree. E-mail: 08720101@https://www.360docs.net/doc/9a342801.html, Correspondent author: XU Jiangqiang (1963–), male, professor. E-mail: xujiaqiang@https://www.360docs.net/doc/9a342801.html, 第39卷第4期2011年4月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 39，No. 4 April，2011
介孔碳材料
介孔碳材料：合成及修饰 关键词：嵌段共聚物，介孔碳材料，自组装，模板合成 许多应用领域对多孔材料的兴趣是由于他们的高比表面积和理化性质。传统的合成只能随机产生多孔材料，对超过孔径分布几乎是无法控制的，更不用说细观结构了。最新的突破是其它多孔材料的制备工艺，这将导致具有极高比表面积和有序介孔结构的介孔材料制备方法的发展。随着催化剂的发展，分离介质和先进的电子材料被用在许多科学学科。目前合成方法可归类为硬模板法和软模板法。这两种方法都是用来审查碳材料表面功能化取得的进展。 1.简介 多孔碳材料是无处不在和不可或缺的，应用于许多的现在科学领域。多孔碳材料被广泛用作制备电池电极、燃料电池、超级电容。作为分离过程和储气的吸附剂，应用于许多重要的催化过程。介孔碳材料的用途在不同的应用中有着直接的联系，不仅仅关系到其优良的物理和化学性能，如导电、热导率、化学稳定性和低密度，而且关系到其广泛的可用性。近年来碳技术已经取得了很大进展，同时也通过开发和引进新的合成技术改变现有的制备方法。多孔碳材料根据其孔径可分为微孔（孔径<2nm）；中孔（2nm<孔径<50nm）；大孔（孔径>50nm）。传统的多孔碳材料，例如活性炭和碳分子筛，被热解和物理或是被有机体化学活化合成的。有机体包括在高温下的煤、风、果壳、聚合物[1-3]。这些碳材料通常在中孔和微孔范围内有广泛的孔径分布。活性碳和碳分子筛已大批量生产并被广泛用于吸附、分离和催化方面。 微孔碳材料综述的主要进展包括（a）合成碳材料（表面积高达3000m2g-1）[4,5]使用的氢氧化钾,(b)带有卤素气体的碳选择性反应可控制碳材料产生的微孔大小[6]。后一种方法使用碳化物为碳源，并且卤素气体选择性的除去金属离子。这种化学蚀刻法产生一个具有很窄的粒度分布的微孔。这些碳材料产生的微孔能提供高比表面积、大孔容、吸附气体和液体。尽管微孔材料被广泛应用在吸附分离和催化上，生产使用的方法遭到限制。活性炭微孔材料的缺点（a）由于空间限制规定小孔径使分子运输速度缓慢，（b)低电导率的产生是由于表面官能团的缺陷产生的，（c）多孔结构被高温或石墨化破坏。 为了克服上述这些限制努力寻求其他的合成方法，方法如下：（a）通过物理或组合物理/化学方法的高度活化,[1,7-9]（b）碳前躯体碳化是热固性组成成分之一，也是热不稳定性成分，[10,11]（c）催化剂辅助活化碳前驱体与金属（氧化物）或有机金属化合物，[9,12-14]（d）碳化气凝胶或冷冻，[15,16]（e）通过浸渍硬模板复制合成介孔碳，碳化和模板拆除。[17,18]（f）自组装通过缩合和碳化使用软模板[19-21]。方法a之d只会导致介孔碳材料有广泛孔径分布（PSD）和可观微孔[9,22]。因此，这些方法都缺乏吸引力。 值得重新审查的是方法e和方法f，这两种方法与有良好控制孔径的介孔碳材料的合成有关联。方法e涉及预合成的有机或无机模板的使用，也被称为硬模板合成方法。这些模板主要是作为介孔碳的模具材料，并且没有明显的化学作用采取前体之间发生模板和碳化[23]。相应的多孔结构是由有明确定义的纳米结构模板预定的。反过来，方法f涉及软模板，通过生成有机分子自组装纳米结构。相应的孔径结构确定合成条件，如混合比、溶剂和温度。虽然该术语"软模板"尚未正式确定，软模板法在本次审查是指自组装模板。软模板法不同于有机自组装硬模板法，分子或基团被操纵在分子能级和被组织成纳米空间氢键或疏水/亲
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有序介孔碳材CMK-3多少钱一克 有序介孔碳材CMK-3多少钱一克？这个问题还是比较受大家关心的。介孔碳是一类 新型的非硅基介孔材料，具有巨大的比表面积和孔体积。具有石墨化程度高，杂质低，介 孔发达，强度好，导电性能好等特点，CMK-3 介孔碳，有能有效降低成本，实现工业化。那么，有序介孔碳材CMK-3多少钱一克？性能特点有哪些？下面有先丰纳米简单的介绍 一番。 有序介孔碳材价格在市场上从几百到上千元的价格都有，详情请立即咨询先丰纳米。 介孔碳是传统活性炭的一次革命性提升，其原料来自石墨，通过电化学反应制备而得。由于碳的高生物相容性，使得唯有介孔活性碳可以用在医药、农肥、美容日用领域。 具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等 特点，使得它在吸附、分离，尤其是催化反应中发挥作用。 有序介孔碳材CMK-3参数： 比表面积：≥900 m2/g 、孔体积：1.2-1.5 cm3/g 、孔径：3.8-4 nm 、微孔体积：0.29 cm3/g 有序介孔碳材CMK-3应用： 催化剂载体；电容器电极；药物负载；纳米反应堆；大分子吸附；生物传感器；储能 和储氢的载体
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磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展
第33卷第2期2016年6月 上海第二工业大学学报 JOURNAL OF SHANGHAI POLYTECHNIC UNIVERSITY V ol.33No.2 Jun.2016 文章编号:1001-4543(2016)02-0081-07 磁性碳纳米复合材料新型吸附剂处理污水重金属技术及进展 郭占虎1,闫星如1,关杰2 (1.田纳西大学诺克斯维尔分校化学与生物分子工程系,美国田纳西州37996; 2.上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209) 摘要:快速工业化导致排放的污水含有越来越多的重金属(铬,镉,汞,钽,铅,和砷)。其中,Cr(VI)是一种常见的水污染物,具有很强的毒性和移动性。因此,迫切需要寻求经济、有效和可持续使用的处理Cr(VI)的方法。磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增强重金属去除效率,同时材料的磁性有利于回收纳米材料。然而,用MCNCs去除污水中重金属的相关技术至今很少有人研究,文中介绍了MCNCs 去除重金属的基本原理,并以两种不同的MCNCs为例,介绍了相关研究的最新进展。 关键词:磁性;纳米复合材料;污水;重金属 中图分类号:TB383文献标志码:A 0引言 随着现代工业的快速发展,地表水的环境问题已经成为国际热点话题。现代工业排放的污水中所含重金属越来越多,比如铬,镉,汞,钽,铅和砷[1]。其中,Cr(VI)是一种常见的剧毒污染物,由于其在水溶液中具有较大溶解性,所以具有很强的移动性,对环境和人类生存的影响巨大[2]。美国环境保护局规定,铬离子在饮用水中的最大限额为100μg/L[3]。世界卫生组织要求饮用水中铬离子含量最高为50μg/L[3]。目前开发的、用以解决重金属问题的技术,包括氰化法、化学沉淀、化学还原法、离子交换法和反渗透法[4-8]。但是,这些方法均存在较为明显的缺陷:氰化法在使用过程中可产生剧毒中间体及其他有机氯化合物,将引起二次污染,导致更多的环境问题;化学沉淀法虽较为简单,但会有大量的沉淀污泥产生,处理低浓度重金属和后续污泥均需增加投入,成本较高[9];离子交换法对于处理含有离子和非离子性的杂质有限制,且操作成本高;反渗透法虽可以有效地降低金属离子浓度,但pH范围和操作成本都限制了其应用。近期研究发现,采用吸附法具有明显优势,其成本较低并且高效[10-11]。相比于沉淀法和电化学法,污水中重金属浓度较低时,吸附法可以比较有效地将其除去。 常用的吸附剂有矿物黏土、生物吸附剂和金属氧化物,然而由于表面疏水性和对金属离子结合力较弱,这些吸附剂的去重金属能力并不理想。近年来,有学者报道碳材料,如活性炭、石墨烯和碳纳米管,具有较好的去重金属离子的能力[12-14],但是这类材料具有低效且不易分离的明显缺陷。活性炭具有较高比表面积,是净化污水吸附剂中的一种,但是当污染物质量分数低至10?9时,活性炭无法再减少污染物的浓度[15-16]。同时,是否易于分离也是吸附剂应用的重要指标。分离碳材料一般采用离心分离法,它要求较高转速,导致应用成本增加。本课题组的研究工作发现,磁性碳纳米复合材料(Magnetic Carbon Nanocomposites,MCNCs)有较大的比表面积,可增大重金属的去除效率,同时所具有的磁性有利于回收纳米材料。 本文将通过两个相关的研究实例介绍MCNCs 去除污水中重金属的基本原理、性能表征及研究展望。以期有助于人们对MCNCs去除污水中重金属应用的理解和认识。 收稿日期:2016-03-07 通信作者:郭占虎(1973–),男,山西运城人,副教授,博士,主要研究方向为多功能复合材料。 电子邮箱nanomaterials2000@https://www.360docs.net/doc/9a342801.html,。 基金项目:上海高校特聘教授(东方学者)岗位计划(No.1410000195)、美国自然科学基金(CMMI13-14486)资助
有序介孔碳材CMK-3哪个厂家好 哪个有序介孔碳材CMK-3厂家好
有序介孔碳材CMK-3哪个厂家好 有序介孔碳材CMK-3哪个厂家好？这还是大家更加关心的问题。有序介孔碳作为一类新型材料，具有均一的孔径分布、大的比表面积和孔容、有序的孔道结构等独特的结构特点，同时还具有优良的机械和热稳定性，并且对绝大多数化学反应显出惰性，在催化、吸附、分离、储氢、电化学等方面具有很好的应用前景。那么，有序介孔碳材CMK-3哪个厂家好？这里推荐先丰纳米公司。下面就简单的介绍有序介孔碳材CMK-3制作方法。 一般来说，有序介孔碳材料的制备方法有两种。 一是硬模板法 1、合成有序的硬模板，如介孔氧化硅等 2、灌注碳源前驱体到硬模板的孔道中 3、碳化形成复合材料 4、去除硬模板得到有序介孔碳。 这种方法程序非常繁琐、成本非常高，很难用以实现介孔碳材料的规模化合成。 二是软模板法 即超分子自组装法。利用溶剂挥发诱导自组装(EISA)成功地合成了介孔碳材料。该过程简单、可重复性好；然而该方法需要大量的溶剂，既污染环境又浪费原料。此外该方法需要大面积的容器来挥发，占据大量的空间，也限制了该方法的规模化生产。
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介孔碳材料及负载金属催化剂表征
介孔碳材料及负载金属催化剂表征 摘要：介孔材料作为纳米材料的一个重要发展,已成为国际科技界普遍关注的新的研究热点.本文综述了以氧化铝、活性炭为载体负载镍基催化剂的研究方法。 1．前言 近几年来，介孔材料作为一种新兴的材料在光化学、催化及分离等领域具有十分重要的应用，是当今研究的热点之一。 按照国际纯粹与应用化学协会(IUPAC)的定义，孔径在2-50nm范围的多孔材料称为介孔(中孔)材料。按照化学组成，介孔材料可分为硅基和非硅基组成两大类，后者主要包括碳、过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等，由于它们一般存在着可变价态，有可能为介孔材料开辟新的应用领域，展示出硅基介孔材料所不能及的应用前景[1]。按照介孔是否有序，介孔材料可分为无定形(无序)介孔材料和有序介孔材料[2]。前者如普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃等，孔径范围较大，孔道形状不规则；后者是以表面活性剂形成的超分结构为模板，利用溶胶-凝胶工艺，通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约在1.5-30nm，孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料，如M41S等。 介孔材料的特点在于其结构和性能介于无定形无机多孔材料(如无定形硅铝酸盐)和具有晶体结构的无机多孔材料(如沸石分子筛)之间,其主要特征[3]为：具有规则的孔道结构；孔径分布窄，且在1.5-10 nm之间可以调节；经过优化合成条件或后处理，可具有很好的热稳定性和一定的水热稳定性；颗粒具有规则外形，且可在微米尺度内保持高度的孔道有序性。 现阶段有多种方法可对介孔材料进行表征。差热/热重(DTA/TG)分析可用于表征物质表面吸附、脱附机理及晶型转变温度，并可鉴别中间体。X射线衍射分析(XRD)法是利用衍射的位置决定晶胞的形状和大小，以及晶格常数。透射电镜(TEM)是在极高、极大倍数下直接观察样品的形貌、结构、粒径大小，并能进行纳米级的晶体表面及化学组成分析。而气体吸附测试(Adsorption measurement)法则是通过向介孔材料中通人氮气等气体来测试其孔径[4]。对介孔材料中装载纳米微粒的表征，同样可以借助许多经典及现代测试手段获得。如利用X射线衍射及广延X射线精细结构能得到孔穴中纳米微粒的元素组成、离子间距及尺寸形
有序介孔碳的制备
Surface and Pore Structures of CMK-5Ordered Mesoporous Carbons by Adsorption and Surface Spectroscopy Hans Darmstadt,*,?Christian Roy,?Serge Kaliaguine,?Tae-Wan Kim,?and Ryong Ryoo? De′partement de Ge′nie Chimique,Universite′Laval,Que′bec,Qc,G1K7P4,Canada,and National Creative Research Initiative Center for Functional Nanomaterials and Department of Chemistry(School of Molecular Science BK21),Korea Advanced Institute of Science and Technology,Daejeon,305-701,Korea Received June17,2002.Revised Manuscript Received May20,2003 Ordered mesoporous carbons(OMCs)were synthesized in the pore system of SBA-15 aluminosilicates with different Si/Al ratios ranging from5to80.Nitrogen adsorption was used to characterize the pore structure of the aluminosilicates and of the OMCs,whereas the OMC surface chemistry was studied by X-ray photoelectron spectroscopy and static secondary ion mass spectroscopy.The results indicate that the physicochemical properties of the OMCs depended significantly on the acid catalytic activity of the aluminosilicate frameworks,which comes along with the variation of Si/Al ratios.The OMC pore widths and order of the graphene layers followed the same trend as the catalytic activity of the aluminosilicates,whereas the concentration of extraframework species in the aluminosilicates indirectly influenced the mechanical properties of the OMCs.The reasons for this behavior are discussed. Introduction Porous carbons are widely used as absorbents and catalyst supports.In many applications,such as adsorp-tion of large hydrocarbons,carbons with mesopores of defined dimensions are desirable.Presently,most car-bon adsorbents are synthesized by carbonization of a carbon-containing feedstock material followed by partial oxidation(activation).Unfortunately,by this synthesis route carbons with narrow mesopore size distribution are difficult to produce.However,by a molding process in an appropriate matrix,ordered mesoporous carbons (OMCs)can be produced in a convenient way.1-4A suitable OMC precursor is furfuryl alcohol adsorbed in the pore system of mesostructured silica,where it can be easily polymerized.The polymerization product is carbonized at elevated temperatures.In the final step of the synthesis,the OMC is liberated by dissolution of the silica matrix with hydrofluoric acid or sodium hydroxide.If during the synthesis the entire pore system of the matrix is filled with the carbon product,the structure of the OMC can be described as a network of carbon rods.However,it is also possible to form the carbon product only on the pore walls of the matrix,without filling the entire pore.This procedure was applied in the present work.The produced OMCs consist of a network of nanopipes.These OMCs have three different kinds of pores:(i)mesopores inside the nano-pipes,(ii)mesopores between the nanopipes,and(iii) micropores,which correspond to defects in the walls of the nanopipes. In the present work,OMCs were synthesized by polymerization of furfuryl alcohol in SBA-15alumino-silicate templates with Si/Al ratios ranging from5to 80.The polymerization of furfuryl alcohol is normally acid catalyzed.The addition of an acid catalyst is re-quired for the successful synthesis of OMCs when the synthesis is performed in nonacidic silica.5However, this is unnecessary if the synthesis is performed in an acidic aluminosilicate matrix as in the present work. Hydroxyl groups adjacent to aluminum in the alumi-nosilicate framework can catalyze the polymerization reaction as Br?nsted acid sites.The strength and the concentration of these sites depend on the aluminum content of the framework.Furthermore,a significant portion of the aluminum can be present as extraframe-work species.The corresponding Lewis acid sites may also catalyze the furfuryl alcohol polymerization.This short discussion illustrates that the Si/Al ratio of the matrix may have an important influence on the proper-ties of the OMCs. The introduction of aluminum not only influences the acidity of the matrix,it may also affect its pore struc-ture.Therefore,in the present work,the matrixes used *To whom correspondence should be addressed.Telephone:+1(418) 6562131,Ext.6931.Fax:+1(418)6565993.E-mail:hans.darmstadt@ gch.ulaval.ca,or rryoo@webmail.kaist.ac.kr. ?Universite′Laval. ?Korea Advanced Institute of Science and Technology. (1)Ryoo,R.;Joo,S.H.;Jun,S.J.Phys.Chem.B1999,103,7743. (2)Joo,S.H.;Choi,S.J.;Oh,I.;Kwak,J.;Liu,Z.;Terasaki,O.; Ryoo,R.Nature2001,412,169. (3)Jun,S.;Joo,S.H.;Ryoo,R.;Kruk,M.;Jaroniec,M.;Liu,Z.; Ohsuna,T.;Terasaki,O.J.Am.Chem.Soc.2000,122,10712. (4)Ryoo,R.;Joo,S.H.;Kruk,M.;Jaroniec,M.Adv.Mater.2001, 13,677. (5)Kruk,M.;Jaroniec,M.;Ryoo,R.;Joo,S.H.J.Phys.Chem.B 2000,104,7960. 3300Chem.Mater.2003,15,3300-3307 10.1021/cm020673b CCC:$25.00?2003American Chemical Society Published on Web07/10/2003