多孔材料的合成化学
反应合成Ni—Al金属间化合物多孔材料的研究
关键词 ： 自蔓燃 高温合 成 ； — 金 属 间化合 物 ； Ｎｉ Ａ１ 多孔材料 中图分 类号 ： Ｇ １ ３ １ Ｔ １．２ 文献标 志码 ： Ａ
集 ， ０ ４年 ５月． ２０
Ａ１ 一１ １ ２ １ ｐ 值 一 ８ ５ ９ ０时 ， 时 合 成 抖 ／～ ／ ，Ｈ ．～ ． 即
Ｌ ＤＨ 处理 含 Ｃ 抖 电镀 废水 的去 除率 可 以达 到 ９ ｏ ６
以上 ， 什利 用率 在 ９ 以上 ， 利用率 在 ８ Ａｌ ８ Ｍｇ Ｏ
分 光 光 度 法 测定 饮 用 水 中 铝 ［］ 环 境 与 健 康 杂 志 ， ０ ０ １ Ｊ． ２０ ，７
（ ）２ ４２ ５ ４ ：３—３ ．
［１ １ ］陈天 虎 ， 有 亮 ， ｕ Ｈｕｆ ｇ 等 ． 状 双 氢 氧 化 物 即 时 冯学 ，０ ４ ２ （） ９—８ ｒＶ） Ｊ． ２ ０ ，５２ ：４９． ［２ １ ］陈 天 虎 ， 书 传 ， 有 亮 ， ． 状 双 氢 氧 化 物 即 时合 成 彭 冯 等 层 处 理 含 磷 废 水 ． 九 届 海 峡 两 岸 环 境 保 护 学 术 交 流 会 论 文 第
性， 则水 中以络合 阴 离子 形 式 存 在 的重 金 属 离 子 可
进 入 层 板 平 衡 电荷 ， 到 去 除 目 的ｍ 达 。
Ｉ ］陈 涛 ， 明 华 ， 岚 ， ． 铬 水 滑 石 的 合 成 及 表 征 Ｅ］ － ６ 周 王 等 锌 Ｊ．
４ 结 语
１ ）可 以通过 即时合 成 Ｌ ＤＨ 的方 法来 处理 电镀
应 热 的 自加 热和 自传导 作用 来合 成材料 的一 种新技 术嘲 ， 技术具 有耗 能少 ， 该 无须外 部 热源 ，设备 和工
ZnMn2O4_多孔微球作为水系锌离子电池正极材料的合成及其电化学性能
第52卷第8期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 8 2023年8月 Liaoning Chemical Industry August，2023收稿日期： 2022-08-10ZnMn 2O 4多孔微球作为水系锌离子电池 正极材料的合成及其电化学性能卢彦虎，刘晨阳，马雷（沈阳化工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142）摘 要： 采用水热法制备了ZnMn 2O 4水系锌离子电池正极材料，并采用X 射线衍射、X 射线光电子能谱、扫描电镜和电化学工作站等手段对材料进行了表征。
结果表明：水热温度对ZnMn 2O 4正极材料的形貌和电学性能均有较大影响。
当水热温度为160 ℃时，ZnMn 2O 4为尖晶石型多孔状球体，在 1 mA ·g -1的电流密度下获得了155 mAh ·g -1的比容量，良好的电化学性能表现主要得益于其多孔结构。
关 键 词：锌电池； 正极材料； ZMO 多孔微球； 电化学性能中图分类号：TM911 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）08-1122-04尖晶石型锌锰氧化物ZnMn 2O 4（ZMO）材料具有安全性好、成本低、环保等优点[1-3]，在数据存储、生物技术、光催化剂、气敏元件、电池电极材料等领域得到了广泛的研究[4-5]。
目前，尖晶石结构的氧化物（如LiMn 2O 4、LiCo 2O 4）已经在LIBs 中被成功应用并且商业化[6-7]。
因此借鉴这一成功经验，ZMO 电极材料在水系锌离子中的应用成为当下研究的 热点[8-9]。
先前的尖晶石材料多采用高温固相反应法合成，大多是采用研磨氧化物、含碳酸根的盐类化合物的混合物，并进行高温热处理以获得所需材料。
制备温度较高，晶体形貌较难控制[10]。
现在多采用温和的化学方法进行合成，例如溶胶-凝胶法[11]。
WU[12]等通过聚乙烯醇吡咯烷酮分散的溶剂热碳为模板制备的ZMO 材料，在100 mA ·g -1的条件下比容量可达106.5 mAh ·g -1。
多孔聚苯醚的合成及气体储存
Ｔ Ｍ 照片 由 ＡＧ ｔｎ７ ４Ｃ Ｄ相 机记 录 ．氮气 吸附 曲线及 孔径 分 布 曲线 使用 美 国 Ｍｉ ｏ ｒｉｓ 司 的 Ｅ ａａ ９ Ｃ ｃ ｍｅｉｃ 公 ｒ ｔ Ｔｉｔ ００型 吸附仪 测试 ， 品 质量 为 ５ ｇ 测 试前 使用 分 子泵 于 １０ｏ ｒ ａ ｎ ３２ Ｓｒ 样 ５ｍ ， ８ Ｃ真空 处理 １ ，吸 附的 ０ｈ 氮气 纯度 为 ９ ．９ ％ ； ９ ９９ 低压 下 Ｈ２ Ｏ 和 Ｃ 的吸 附量 使用 美 国 Ｍｉｏ ｅｉｃ 公 司 的 Ｔｉｔ １３２ ，Ｃ ： Ｈ ｃ ｍ ｒｉ ｒ ｔｓ ｒ ａ １ ００ Ｓｒ 型 吸附仪 测试 ， 试用 气体 为超 高 纯级 （９ ９９ ） Ｈ ， Ｏ 测 ９ ．９ ％ 的 ： Ｃ 和 Ｃ Ｈ．
Ｆ ｇ １ ”Ｃ ＣＰ Ｍ ＡＳ ＮＭ Ｒ ｐ ｃｒ ｍ ｆＪ ｉ． ／ ｓ ｅ ｔｕ ｏ ＵＣ－ ６ Ｚ
２ ５ １６
高 等 学 校 化 学 学 报
Ｖ １３ ｏ．３
一 ∞ 【 目ｏ／０ Ｊ 啦 Ｂ ＿ ） ｑ０ ｐ 雪１ ｐ １ ｏ
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３ 结
论
通过 厄尔 曼缩合 反应 合成 了共 价键 连接 的多孔 聚苯 醚 Ｊ Ｃｚ ，并 通过 ＭＡ ＭＲ， Ｘ Ｄ和 Ｔ Ｍ Ｕ —６ ＳＮ ＰＲ Ｅ 研究 了其 结构 、 稳定 性 和吸 附性 质 ．结果 表 明 ，Ｊ ＣＺ 热 Ｕ －６具 有 三维 ｄａｃ ｉ ５拓扑 骨架 结 构 、统 一 尺寸 的 — 微孔 （．６ｎ 和 高 比表面 积 （ 唧 ＝ ９ ｇ ， 能够 稳定 存在 至 ２４ｏ １３ ｍ） Ｓ １ １ｍ ／ ） 并 １ Ｃ．它能 够 吸 附温 室气 体 ， 存 储 清洁 能源 ， 成本 较低 ， 且 在解 决 由于温 室气 体污染 造成 的环 境 问题 上具 有潜 在应 用价值 ．
第7章分子筛及其多孔材料化学
（2）表面结构性质 ）表面结构性质 ① 表面具有规则的孔道结构 规则的孔道结构，孔径分布很窄，孔径大小 规则的孔道结构 位于多数分子的尺寸范围之内（5-12Å）； ② 表面积和吸附容量高 表面积和吸附容量高； 如：X型沸石表面积可达800m2/g（BET氮气吸附法）， 水吸附量高达30%（质量分数）。 ③ 孔腔内可以有较强的电场存在；
5
1.1.3 多孔无机材料制备方法 （1）沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出来生成有孔材料； （2）水热晶化法，如沸石的制备； （3）热分解方法，通过加热除去可挥发组分生成多孔材料 （4）有选择性的溶解掉部分组分； （5）在制造形体（薄膜、片、球块等）过程中生成多孔 （二次孔）。
6
1.2 沸石和分子筛
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②杂原子分子筛、介孔及大孔分子筛 杂原子分子筛、 1971年，开始有序介孔材料的合成； 20 纪80 年代美国联合碳化物公司开发出磷酸铝(AlPO-n) 类分子筛； 1988年，Mark Davis等合成出了具有十八元环孔道的磷 酸铝VPI-5，沸石分子筛结构中最大结构单元十二元环保持 了180年之后终被突破，开始超大孔分子筛的合成。 1992年，Mobil使用表面活性剂作为模板剂，合成了 M41S系列介孔材料，介孔材料的合成真正开始。
12
1.2.2 沸石和分子筛的发展历史 （1）天然沸石 1756年，瑞典矿物学家克朗斯特德命名沸石。 1950s后期，日本、北美等地相继发现大规模的沉积沸石矿床， 之后世界上有40多个国家相继报道发现沸石矿床或矿点 1972～2000年，我国先后在浙江、山东、河南、河北、辽宁 等地区找到天然沸石矿床和矿点，可利用储量达40×109t，年 开采量8×106t 。
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（2）沸石分子筛的研究 ） 19世纪中期模仿天然沸石的地质生成条件，高压 （10MPa）、高温（200℃）； 1925年，Weigel和Steinhoff研究发现，脱水沸石有吸附小 的有机分子，使其与大有机分子分离的能力。 1932年，Mc Bain论述这种现象时称之为“分子筛”。 1930s～1940s：研究菱沸石和丝光沸石脱水、吸附和离子 交换性质，主要在美国Barter和日本Sameshima的实验室进行
MOF衍生的多壁碳纳米管复合的纳米多孔碳材料的合成及其电化学性能
第 48 卷 第 4 期2019 年 4 月Vol.48 No.4Apr. 2019化工技术与开发Technology & Development of Chemical IndustryMOF 衍生的多壁碳纳米管复合的纳米多孔碳材料的合成及其电化学性能徐乐琼（温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325000）摘 要：本文以硝酸锌和硝酸镍为金属盐，2-甲基咪唑为配体，采用水热法制备得到ZIF-8/Ni，再在CVD管式炉中催化多壁碳纳米管生长，最终得到ZIF-8/Ni-CNT复合材料。
采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射分析仪（XRD）对材料的表面形貌和结构进行了表征，采用电化学工作站对材料的电化学性能进行了测试。
关键词：金属有机框架；多壁碳纳米管；纳米多孔碳材料；析氢反应中图分类号：TB 383 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2019)04-0012-04收稿日期：2019-01-04氢气是一种清洁和可再生的能源，作为传统化石燃料的极具吸引力的替代品，科学家们对其进行了深入研究。
电化学析氢反应（HER）是一种有效产生氢气的方法[1-2]，其中催化剂起了主导性的作用。
贵重的Pt 基纳米材料被认为是最有效的析氢反应电催化剂[3-4]，具有低过电位、小Tafel 斜率等优点，但它们的稀缺性和高成本严重阻碍了大规模工业化生产。
正是这些局限性，才使得其他具有高催化活性的廉价的HER 电催化剂得到了深入的研究和开发[5-6]。
多孔碳材料是制备功能材料的理想载体，具备非常多的优秀特性，如大的比表面积、均一的孔道结构、刚性的框架、优良的化学性质及良好的热稳定性等，因此在吸附、催化及电化学等领域具有广泛的应用[7]。
近年来，伴随金属有机框架材料的研究热潮，多孔碳材料应用于电化学催化的报道也越来越多。
Zhao 等[8]以ZIF-67为前驱体，合成了一种由ZIF67@ZIF8衍生的纳米钴包覆在核壳层的多孔碳材料，可作为一种高效的析氧电催化剂。
无机化学在新材料合成中的应用
无机化学在新材料合成中的应用摘要：无机化学作为化学学科的重要分支之一，广泛应用于新材料的合成和研究领域。
本文将重点介绍无机化学在新材料合成中的应用，包括金属有机框架材料、多孔材料和光电材料等方面。
1. 引言新材料的合成与研究对于各个领域的发展具有重要意义。
无机化学作为一门基础学科，为新材料的合成提供了丰富的理论和实验基础。
本文将介绍无机化学在新材料合成中的三个主要应用领域，即金属有机框架材料、多孔材料和光电材料。
2. 金属有机框架材料金属有机框架材料（MOFs）由金属离子和有机配体组成的晶体结构，具有大比表面积、可调控的孔隙结构和多样的性质。
无机化学在MOFs的合成中发挥重要作用。
首先，选择合适的金属离子和有机配体是合成高性能MOFs的关键。
无机化学家通过对金属离子的选择和配体的修饰，实现了MOFs材料的结构和性质调控。
其次，无机化学在MOFs的结晶过程中发挥了重要作用。
通过调节反应条件和合理设计合成方案，可以控制MOFs的形貌和晶体结构，进而调控其表面积和孔隙结构。
此外，无机化学还为MOFs的功能化合成提供了支持。
利用无机化学的知识，研究人员可以向MOFs中引入功能基团，从而赋予其特殊的性能，如吸附分离、储能和催化等。
因此，无机化学在金属有机框架材料合成中发挥了重要作用。
3. 多孔材料多孔材料是指由具有规则或不规则孔道的固体构成的材料。
无机化学主要应用于多孔材料的合成和性能调控。
首先，通过选择合适的合成方法和反应条件，无机化学可以合成具有不同孔隙大小和形状的多孔材料。
其次，无机化学可以通过适当的掺杂和表面修饰来调控多孔材料的吸附和分离性能。
例如，在气体吸附材料中，无机化学家可以通过改变材料的成分和结构来增强其气体吸附能力。
最后，无机化学还可以通过合成新型多孔材料来拓展其应用领域。
例如，金属-有机骨架材料（MOFs）和共价有机骨架材料（COFs）等新型多孔材料的合成与研究成为无机化学的热点方向。
多孔碳材料制备与应用
摘要离子液体因为具有绿色环保、不易挥发、稳定性高以及结构设计性强等特点,最几年在合成碳材料中的应用引起了人们的广泛关注[1]。
且因多孔碳材料质量轻,法及其相关表征.稳定性好，耐高温,耐酸碱,无毒性,吸附性好等优点而在多领域中被广泛应用.本文主要介绍的是以PEI(聚醚酰亚胺Polyetherimide）为原料制备离子液体前驱体并制得碳材料的方法。
首先通过向原材料PEI中加入溴乙腈（BrCH2CN）制备离子液体前驱体，向得到的离子液体前驱体中加入二氰胺银[AgN(CN)2]进行阴离子交换反应，最后通过活化法得到多孔碳材料。
这种方法的最大优点是有较高的碳产率。
关键词：离子液体、阴离子交换法、多孔碳材料AbstractIn recent years，the application of ionic liquid in the synthesis of carbon materials has aroused extensive attention because of its features， such as green， less volatile, high stability and structural design of characters。
And because the porous carbon material with light weight, good stability， high temperature resistance， acid and alkali resistant， non—toxic and good adsorption, it has been used in many fields. This paper mainly introduces the PEI （Polyetherimide） prepared for ionic liquid precursors, methods of carbon materials and related characterization. First by PEI of raw materials to join bromoacetonitrile (BrCH2CN) of ionic liquid precursor preparation, obtained by ionic liquid precursor to join dicyanamide silver [AgN （CN) 2］ by anion exchange reaction, the activation method of porous carbon materials。
沸石
ZSM沸石家族：已超过50种结构，其中最重要
的是ZSM-5，ZSM-11，ZSM-8， ZSM-48，
重复排列，形成分子筛的晶体结构.
设想在一个正方体每个顶角 处放一个β-笼，并以立方体 笼相连，其中又会新产生一
个 α -笼. 这就是A型分子筛
的骨架结构.
A型分子筛
立方体笼
笼
笼
A型分子筛
4.1.3 常见沸石的骨架结构：
• 1. A型沸石(LTA): 理想晶胞组成：Na96 [Al96 Si96 O384] 216 H2O 基本组成单元：含192个正四面体，相当于8个笼，分 别位于立方体的顶点上，以四元环通过TOT键相互联结， 围成一个26面体笼，即笼 孔道：互相垂直的三维孔道体系，主孔道为八元环，直 径约0.42nm，笼的最大直径为1.14nm
通常为 100℃和自生压力），成功地合成出了一系列低硅铝 比与中硅铝比（Si/Al＝2.5）沸石：A型、X型、L型和Y型
沸石以及丝光沸石等。
这一类分子筛具有较高的离子交换性能，优良的亲水
性和酸性，因而被应用于离子交换、吸附等领域。这一类沸
石分子筛通常被称为第一代分子筛。
二十世纪六十年代，美国Mobil 公司的科学家们开始将 有机胺及季胺盐引入沸石分子筛的水热合成体系，开创了模 板法合成沸石分子筛的新路线，合成出了一批高硅铝比沸石， 以ZSM－n系列沸石分子筛为代表。
1988年Davis成功合成了具有十八元环的VIP-5分子筛
20世纪90年代Estermann和徐如人分别报道了两种新的
具有二十元环的超大孔Cloverite和JDF-20分子筛 1992年Kresge用表面活性剂合成了一系列全新的MCM
介孔分子筛
• 沸石分子筛的分类及代号 代号只是晶体结晶体系的一种称号 Table: The classification and designation for the zeolites
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15.2.1 沸石与分子筛
1.沸石
沸石是最为人知的微孔材料家族。天然沸石很早以 前（1756年）就被发现。自20世纪40年代第一个人造沸 石出现之后，沸石在石油工业催化剂的应用激励和促进着 合成方面的研究。在许多活跃的研究领域中，新材料的合 成和它们的生成机理研究一直是崇高而重要的课题。沸石 及有关材料的合成进展很快，每年都有新的结构和新的材 料被发现。这方面的研究不但是出于学术兴趣，而且也是 由于不断发现新应用的促进作用。
1.多孔材料的分类 2.鉴定方法 3.无定形、次晶、晶体材料的特征 4.常见的多孔无机材料 5.常用的多孔无机材料制备方法
多孔材料的简单介绍
多孔无机固体材料可以是晶体的或是无 定形的，它们被广泛地应用在吸附剂、非 均相催化剂、各类载体和离子交换剂等领 域，空旷结构和巨大的表面积（内表面和 外表面）加强了它们的催化和吸附等能力。
2.鉴定方法
最简单的鉴定是应用衍射方法，尤其 是x射线衍射，无定形固体没有衍射峰，而 次晶没有衍射峰或只有很少几个宽衍射蜂， 结晶固体能给出一套特征的衍射峰。
3. 无定形、次晶、晶体材料的特征：
无定形材料：缺少长程有序、孔道不规则， 孔径大小不是均一的且分布很宽。次晶材料：含有许多小有序区域，但孔径 分布也较宽。
①沉淀法，固体颗粒从溶液中沉淀出 来生成有孔材料；②水热晶化法，如沸石 的制备；③热分解方法，通过加热除去可 挥发组分生成多孔材料；④有选择性的溶 解掉部分组分；⑤在制造形体（薄膜、片、 球块等）过程中生成多孔（二次孔）。
本章将只讨论结晶的多孔材料：即微 孔材料沸石和分子筛。
第2节 沸石（zeolite）类材 料及其结构特征
（2）在骨架中硅氧四面体是中性的，而铝氧 四面体则带有负电荷，骨架的负电荷由阳离 子来平衡。骨架中空部分（就是分子筛的孔 道和笼）可由阳离子、水或其它客体分子占 据，这些阳离子和客体分子是可以移动的， 阳离子可以被其它阳离于所交换。分子筛骨 架的硅原子与铝原于的摩尔比例常常被简称 为硅铝比（Si／Al，有时也用SiO2／Al2O3表 示)。
（7）复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、反应物或 中间物有形状选择性，避免副反应；（8）阳离于的可交 换性；（9）分子筛性质，沸石分离混合物可以基于它们 的分子大小、形状、极性、不饱和度等；（10）良好的热 稳定性和水热稳定性，多数沸石的热稳定性可超过500℃； （11）较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境中有较高
的稳定性，而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性； （12）沸石很容易再生，如加热或减压除去吸附的分子， 离子交换除去阳离子。
15.2.3 沸石与分子筛的骨架结构
1.（1）沸石具有三维空旷骨架结构，骨架是由硅 氧四面体[SiO4]4-和铝氧四面体[AlO4]5-通过共用氧 原子连接而成，它们被统称为TO4四面体（基本 结构单元）。所有TO4四面体通过共享氧原子连 接成多元环和笼，被称之为次级结构单元 （SBU）。这些次级结构单元组成沸石的三维骨 架结构，骨架中由环组成的孔道是沸石的最主要 结构特征。
沸石类化合物包括天然和人工合成的已 超过600种，而且还在增加。
国际沸石学会（IZA）根据IUPAC的命名原则，
给每个确定的骨架结构赋予一个代码（由三个英文 字母组成），例如FAU代表八面沸石，MFI代表 ZSM-5。相同的结构可以有不同的化学组成，例如 X型沸石（低硅八面沸石）、Y型沸石（高硅八面沸 石）和SAPO-37（磷酸硅铝分子筛）具有完全不同
1.多孔材料的分类
（1）按照国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）的 定义．多孔材料可以按它们的孔直径分为三类： 小于2nm为微孔（micropore）；2～50nm为介孔 （mesoporous）；大于50nm为大孔(macropore)， 有时也将小于0.7nm的微孔称为超微孔。 （2）而根据结构特征，多孔材料可以分成三类： 无定形、次晶和晶体。
第15章多孔材料的 合成化学
内容简介
第1节 多孔材料（porpous material）与 它的分类
第2节 沸石（zeolite）类材料及其结构特 征
第3节 沸石类型材料的合成 第4节 生成机理与基本合成规律 第5节 微孔材料合成新进展和特殊合成方
法
第1节 多孔材料（porpous material）与它的分类
2.分子筛
分子筛是以选择性吸附为特征的。分子筛一 词是为描述一类具有选择性吸附性质的材料， McBain于1932年提出的（可以是结晶的也可以是 无定形的），当时，只有两类分子筛材料是已知 的：天然沸石和活性炭。后来，又有多种分子筛 材料被发现，包括硅酸盐、磷酸盐、氧化物等。
3.沸石的命名
天然沸石的矿物名称多与发现地和发现 者有关，而人工合成的沸石常以发现者的 工作单位来命名，如ZSM代表Zeolite Socony Mobile。
晶体材料：孔径大小均一且分布很窄，孔道 形状和孔径尺寸能通过选择不同的结构来很 好地得到控制。
4. 常见的孔结构材料
常见的无定形孔结构材料： 有硅胶、氧化铝胶、交联粘土、层柱状
结构材料、活性炭分子筛等。 常见的晶体材料：
有沸石、分子筛、类沸石材料、氧化硅 等介孔材料、氧化硅等大孔材料。
5. 常用的多孔无机材料制备方法：
的组成，但它们具有相同的FAU结构。
15.2.2 沸石和分子筛的性质
1.沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂， 由于其规则有序的结构．沸石的各种性质在很大程度上是 可预测的。
2.沸石不同于其它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性 质：（1）骨架组成的可调变性；（2）非常高的表面积和 吸附容量；（3）吸附性质能被控制，可从亲水性到疏水 性；（4）酸性或其它活性中心的强度和浓度能被调整； （5）孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸（5～ 12Å）范围之内；（6）孔腔内可以有较强的电场存在；