为模板剂制备介孔碳材料
介孔碳材料的制备方法

介孔碳材料的制备方法
模板法通常是利用有机或无机模板,在其内部形成孔道结构,然后通过炭化过程将模板热解掉,得到具有介孔结构的碳材料。
其中,有机模板法主要包括硬模板法和软模板法两种,硬模板法利用有机物或无机物作为模板,形成孔道结构,然后进行炭化得到介孔碳材料;而软模板法则是利用聚合物和表面活性剂等作为模板,在炭化过程中形成介孔结构。
直接炭化法则是将碳源与催化剂混合后进行高温热解,形成介孔结构的碳材料。
这种方法制备的介孔碳材料具有高比表面积和介孔比例大的特点。
2.化学法制备介孔碳材料
化学法制备介孔碳材料主要包括溶胶凝胶法、水热法和共沉淀法等。
这种方法的特点是制备过程简单,操作方便。
溶胶凝胶法是将前驱体和模板混合后,形成凝胶,然后热解得到具有介孔结构的碳材料。
水热法则是利用水的高温高压使得前驱体和模板形成介孔结构的碳材料。
共沉淀法则是将前驱体和模板一起沉淀,然后经过热解得到介孔碳材料。
3.生物法制备介孔碳材料
生物法制备介孔碳材料主要包括生物质炭化法和生物结构体炭化法两种方法。
生物质炭化法是利用生物质作为碳源,通过热解得到介孔碳材料。
生物结构体炭化法则是利用天然的生物结构体作为模板,形成介孔结构的碳材料。
总之,以上三种方法各有特点,可以根据具体需要选择不同的制备方法。
聚乙烯醇模板法制备介孔活性炭--1 (2)

聚乙烯醇模板法制备介孔炭初探张放,傅吉全*(北京服装学院材料科学与工程学院,北京,100029)摘要:以聚乙烯醇为炭源、三嵌段共聚物F127为模板剂,采用模板法制备了有一定结构的活性炭。
采用X 射线衍射、透射电镜和N2吸附/脱附等手段对介孔碳结构进行表征,研究了模板剂用量对介孔碳结构的影响(未做表征)???(没见到)。
关键词:聚乙烯醇;碳源;模板剂;介孔碳英文摘要??有序介孔碳材料一般指孔径为2~50nm 的具有规则孔道结构的一类新型纳米多孔性固体材料。
介孔碳材料由于具有较高的比表面积、大的孔容和均一的孔径分布,在吸附分离、储氢、催化剂载体、双电层电容和传感器等方面有广阔的应用前景,受到了研究者的高度重视。
文献????要铺垫你的工作有用的解释。
本实验以商品化的两亲性表面活性剂F127 为模板,商品化的聚乙烯醇为炭源,在自组装制备具有一定结构的碳,??研究了模板剂用量对有序介孔碳结构的影响,旨在拓展介孔碳的合成方法??,摸索控制其孔径分布及结构的条件??。
你要研究探试的问题:1,聚乙烯醇为炭源合成碳分子筛的可行性;2、模板剂用量对介孔碳结构的影响。
???1实验部分1.1 原料三嵌段共聚物F127 ,Sigma 公司;聚乙烯醇(商品化);去离子水,本校实验用去离子水提供。
1.2 样品的制备、第一作者:张放,……….*.通讯联系人:傅吉全……...在80℃条件下配置质量分数为10%聚乙烯醇并且溶解,加入质量分数为10%的表面活性剂???溶液,恒温80℃搅拌4h。
将搅拌充分的溶液倒入表面皿,110℃烘干24h。
将介孔聚合物放入碳化炉里,在氮气保护下碳化,得到碳纳米复合介孔材料。
碳化反应过程为:30-270℃,3℃/min,270-330℃,1℃/min,330℃恒温lh,330一440℃,l℃/min, 440℃恒温30min。
1.3 样品的表征(1)热重--差示扫描热分析主要用于测量和分析材料在温度变化过程中的物理化学变化,研究样品的热失重行为和热量变化可为材料的研制提供有价值的热力学和动力学参数。
介孔碳cmk3

介孔碳CMK3简介介孔碳CMK3是一种材料,在科学研究和工程应用中具有广泛的用途和潜力。
它具有独特的孔隙结构和表面化学性质,适用于吸附、分离、催化和能源等领域。
本文将详细介绍介孔碳CMK3的制备方法、物理化学特性以及其在不同领域的应用。
制备方法介孔碳CMK3是通过模板法制备的。
首先,选择一种合适的模板材料,如介孔二氧化硅或介孔硅胶。
然后,将模板材料与适量的碳源混合,并加入一定量的催化剂。
混合均匀后,将样品放入高温炉中,在惰性气氛(如氩气)下进行炭化反应。
经过一定时间的高温处理,模板材料会被炭化,形成介孔碳CMK3。
最后,通过酸洗或其他方法去除模板材料,得到纯净的介孔碳CMK3。
物理化学特性介孔碳CMK3具有特殊的孔隙结构和表面化学性质。
其孔径分布在2-10纳米之间,具有中等孔径和中等孔体积。
介孔碳CMK3具有较高的比表面积,可达到500-1000平方米/克。
此外,介孔碳CMK3还具有优异的化学稳定性、热稳定性和机械强度。
应用领域1. 吸附材料介孔碳CMK3具有大量的孔隙和高比表面积,因此在吸附材料领域具有广泛的应用。
它可以作为吸附剂用于水处理、空气净化、废气处理等环保领域。
此外,介孔碳CMK3还可以用于吸附有机物、金属离子等。
2. 分离膜介孔碳CMK3在分离膜领域也展现出了巨大的应用潜力。
由于其特殊的孔隙结构和较高的渗透性,介孔碳CMK3可以用于气体分离、液体分离、离子选择性透过等。
例如,将介孔碳CMK3作为超级电容器电极材料,可以实现高效的能量存储和释放。
3. 催化剂载体介孔碳CMK3还可作为催化剂载体,用于催化反应。
其高比表面积和孔隙结构有利于催化剂的分散和反应物的扩散,提高催化反应的效率和选择性。
例如,将过渡金属纳米颗粒负载在介孔碳CMK3上,可用于催化氧化反应、催化还原反应等。
4. 能源存储介孔碳CMK3在能源存储领域也有广泛的应用。
其孔隙结构和电导性使其成为理想的电容器和电池材料。
介孔碳CMK3用作锂离子电池负极材料,具有高容量、长寿命和快速充放电性能。
一种介孔碳材料的合成方法与流程

一种介孔碳材料的合成方法与流程
介孔碳材料的合成方法:
1. 准备硅胶模板:将硅胶模板放入超声波清洗器中清洗30分钟,然后用去离子水洗涤干净待用。
2. 制备前驱体:将聚酰亚胺、盐酸、柠檬酸钠和乙醇混合,并搅拌30分钟,然后过滤得到前驱体溶液。
3. 沉积:将硅胶模板浸入前驱体溶液中,置于旋转蒸发器中,控制温度和转速,沉积2小时。
4. 焙烧:将沉积后的硅胶模板放入炉中进行升温处理,初始温度600℃,保温2小时,然后逐渐升温至900℃,保温3小时。
最后冷却至室温,即得到介孔碳材料。
5. 硅胶模板的去除:用浓氢氟酸将硅胶模板蚀刻掉,然后用去离子水反复洗涤,干燥即可。
流程:
硅胶模板提前清洗后放入前驱体溶液中进行沉积,然后进行焙烧处理,最后用酸蚀法去除硅胶模板即可得到介孔碳材料。
介孔碳和介孔炭

介孔碳和介孔炭介孔碳和介孔炭是一类具有大量孔隙结构的碳材料,其内部具有相当数量的介孔,其孔径通常在2到50纳米之间。
介孔碳和介孔炭因其独特的孔隙结构而受到广泛关注和研究,被认为是一类重要的功能材料。
本文将介绍介孔碳和介孔炭的制备方法、特性及应用领域。
一、制备方法介孔碳和介孔炭的制备方法多种多样,常见的方法包括模板法、溶胶-凝胶法、流化床法等。
1. 模板法模板法是最常用的制备介孔碳和介孔炭的方法之一。
该方法首先制备一种具有周期性孔隙结构的模板材料,如硅胶、有机胺或聚合物等。
然后在模板材料上分散碳前体,如葡萄糖等,通过热处理或碳化使其转化为介孔碳或介孔炭。
最后通过模板的去除,即可得到孔隙结构完整的介孔碳和介孔炭。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是另一种常用的制备介孔碳和介孔炭的方法。
该方法通过将碳前体(如葡萄糖、甘油等)溶解在溶胶溶液中,并在适当条件下进行凝胶化和热处理,制备出具有孔隙结构的介孔碳和介孔炭。
3. 流化床法流化床法是一种高效的制备介孔碳和介孔炭的方法。
该方法首先将碳前体粉末放置在流化床反应器内,在适当条件下进行热解或碳化反应,生成介孔碳和介孔炭。
该方法制备的介孔碳和介孔炭孔隙结构较为均匀,具有较高的比表面积和孔容。
二、特性介孔碳和介孔炭具有许多独特的特性,主要包括以下几个方面:1. 高比表面积介孔碳和介孔炭由于其内部具有大量的介孔,因此具有较高的比表面积。
高比表面积使其有较强的吸附能力,可以吸附和储存大量的气体、液体和溶质,具有广泛的应用前景。
2. 调控孔径介孔碳和介孔炭的孔径可以通过制备方法的调控来实现。
不同孔径的介孔碳和介孔炭可以用于吸附、分离、催化等不同领域的应用。
因此,介孔碳和介孔炭的孔径调控对其应用性能具有重要影响。
3. 良好的化学稳定性介孔碳和介孔炭由于其具有较完整的碳骨架结构,因此具有良好的化学稳定性。
它们在酸碱环境、高温条件下都能保持稳定的结构和性能,具有较长的使用寿命。
介孔碳纳米结构

介孔碳纳米结构介孔碳纳米结构是一种新型的纳米材料,其独特的物理和化学性质使其在许多领域具有广泛的应用前景。
这种材料的主要特点是具有大量的介孔,这些介孔的存在使得材料具有高比表面积、高孔隙率和优良的吸附性能。
介孔碳纳米结构的制备方法主要有硬模板法、软模板法和自组装法等。
硬模板法是通过将碳源和模板剂混合,然后通过热处理得到介孔碳纳米结构。
这种方法的优点是可以精确控制材料的孔径和孔隙率,但是成本较高,且模板剂的去除可能会对材料的性能产生影响。
软模板法则是通过将碳源和表面活性剂混合,然后通过溶剂热法或水热法得到介孔碳纳米结构。
这种方法的优点是成本低,但是由于表面活性剂的去除不完全,可能会影响材料的性能。
自组装法则是通过将具有特定功能的分子自组装成有序的结构,然后通过热处理得到介孔碳纳米结构。
这种方法的优点是可以制备出具有特定功能的材料,但是制备过程复杂,难以大规模生产。
介孔碳纳米结构由于其独特的物理和化学性质,在许多领域都有广泛的应用。
例如,在能源领域,介孔碳纳米结构可以作为超级电容器的电极材料,由于其高比表面积和优良的导电性,可以提高超级电容器的能量密度和功率密度。
在环境领域,介孔碳纳米结构可以作为吸附材料,用于吸附有害的化学物质,如重金属离子和有机污染物。
在生物医学领域,介孔碳纳米结构可以作为药物载体,由于其大的孔隙率和良好的生物相容性,可以提高药物的载药量和释放效率。
尽管介孔碳纳米结构具有许多优点,但是其制备过程中仍然存在一些问题需要解决。
例如,如何精确控制材料的孔径和孔隙率,如何提高材料的电导率,如何提高材料的热稳定性等。
此外,介孔碳纳米结构的应用研究也需要进一步加强,以充分发挥其潜在的应用价值。
总的来说,介孔碳纳米结构是一种具有广泛应用前景的新型纳米材料。
随着科研技术的不断进步,我们有理由相信,介孔碳纳米结构将在未来的能源、环境和生物医学等领域发挥更大的作用。
简易模板法制备有序介孔碳

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以模板法制备介孔碳及其性能研究

从近 于分子级别 的纳米尺度来设 计并控 制聚合物前驱 体结构的有效方法 , 通过 采用特殊 的炭化 过程 使这种 微观结 构得 以保存 并发生炭 化反应 , 从
而 得 到 与 传 统 意 义 上 完 全 不 同 的 多 孔 炭 材 料 。 而 以 纳 米 材 料 为 反 模 板 制 造 介 孔炭 的 方 法 是 比 较 新 的 制 备 方 法 , 研 究 得 较 少 ,其 基 本 原 理 是 利 用 纳 米 材 料 的 粒 径 分 布 ( -5 n )特 征 ,将 炭 前 驱 体 与 纳 米 材 料 以一 定 的 2 0m
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清华大学 核能与新能 源技 术研究院 北京市精 细陶瓷重点实 验室 北京 1。 O。
的孑 径 分布较 宽 , L 按照 国际纯粹 与应用化学 联合会 (UP I AC) 的分 类“, 】 多
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In this study, ordered mesoporous carbons (OMCs) with different pore structures, namely 2D hexagonal CMK-3 and 3D cubic CMK-8 prepared by the nanocasting method using mesoporous silicas SBA-15 and KIT-6 as hard templates, respectively, in their pure forms are used as anode materials in lithium ion batteries (LIBs) to evaluate the role of mesoporous structures in their electrochemical performances. The results demonstrate that the CMK-8 electrode exhibits a higher reversible capacity and better cycling stability and rate capability, as compared to the CMK-3 electrode, due to its unique 3D cubic mesostructure. The initial capacities of 1884 and 964 mA h gÀ1 are obtained for the CMK-8 and CMK-3 electrodes, respectively. The CMK-8 electrode exhibits a higher capacity value (around 37.4% higher) than
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layers is still a concern for using these materials as anodes in LIBs. To overcome this shortcoming and to further improve the LIB anode performance, much of the recent research has been focused on the incorporation of metal oxide nanoparticles (e.g., Co3O4, Fe3O4, SnO2, MoO2, TiO2 and others) into carbonaceous materials to integrate the advantages of metal oxides and carbons.16–25 Although it is considered to be a promising strategy, the development of new carbonaceous materials with favorable structural properties, such as morphology, crystallinity, and porosity, as ideal carbon matrices for the high performance of LIBs is highly desirable. In recent years, ordered mesoporous carbons (OMCs), e.g., CMK-3, have gained more attention to be used as the anode materials in lithium-ion batteries due to their unique structural characteristics such as ordered mesoporous channels, high surface areas, large pore volumes and uniform pore size distribution.16,17,26 The ordered mesoporous channels and large surface areas of OMCs have the advantages to shorten the diffusion length of lithium ions. Moreover, their pore structures provide a continuous pathway for rapid transport of electrons, and thus exhibit high conductivities.27 Among various types of OMCs, the mesoporous carbon CMK-3, a reverse replica of mesoporous silica SBA-15 with a twodimensional (2D) hexagonal pore structure, and its composites have become the most widely investigated electrode materials for LIBs.18,19,27 For example, Zhou et al. have tested the performance of CMK-3 in a three-electrode cell and obtained a high reversible specic capacity.27 Zhang et al. have prepared
RSC Advances
Published on 05 May 2015. Downloaded by East China University of Science & Technology on 09/10/2015 16:39:18.
PAPER
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Received 24th March 2015 Accepted 5th May 2015 DOI: 10.1039/c5ra05168a /advances
the CMK-3 electrode at the 100th cycle. The enhanced electrochemical performance of CMK-8 is mainly attributable to its unique 3D channel networks, which are beneficial for efficient Li storage and volume change. Although CMK-3 is the most investigated OMCs used in LIBs, herein we demonstrate that CMK8 is a better carbon matrix for the fabrication of the electrode materials composed of mesoporous carbons.
Cite this: RSC Adv., parative study of ordered mesoporous carbons with different pore structures as anode materials for lithium-ion batteries†
a
Department of Chemistry, National Central University, Chung-Li 32054, Taiwan, Republic of China. E-mail: hmkao@.tw; Fax: +886-3-4227664; Tel: +8863-4275054 Department of Fuel Cell Materials and Advanced Capacitors, Division of Energy Storage Materials and Technology, Material and Chemical Laboratories, Industrial Technology Research Institute, Hsin-Chu 300, Republic of China † Electronic supplementary information (ESI) available: Small angle XRD and nitrogen adsorption–desorption isotherms of SBA-15 and KIT-6, dynamic light scattering measurements of CMK-3 and CMK-8, and SEM images of CMK-3 and CMK-8 samples aer 100 cycles. See DOI: 10.1039/c5ra05168a
Introduction
Rechargeable lithium-ion batteries (LIBs) are promising power sources that are currently used in many portable electronic devices and electric vehicles due to their high energy density, high operating voltage, low self-discharge, long cycle life and low toxicity.1–5 To date, graphite is still the most commonly used anode material in LIBs because of its desirable characteristics such as low cost, easy processability and chemical stability. However, the Li storage capacity of graphite is limited to 372 mA h gÀ1 due to the formation of LiC6 in the lithium-ion intercalation process, which greatly restricts the development of LIBs with high energy density.6 Other carbonaceous materials, in their various forms such as amorphous carbons, carbon nanotubes, carbon nanobers, graphene and large porous carbon monoliths, have been extensively studied in order to achieve higher specic capacities.7–15 However, the high irreversible capacity due to the formation of solid electrolyte interface (SEI)