介孔碳的合成及水处理的研究进展
《2024年新型多孔碳材料的合成与应用研究》范文
《新型多孔碳材料的合成与应用研究》篇一一、引言在当代社会，新型多孔碳材料作为一种新型功能材料，因其在能量储存、吸附分离、催化等领域的广泛应用，已经成为了研究领域的一个热门话题。
本文将对新型多孔碳材料的合成工艺、性能及其应用进行深入的研究与探讨。
二、新型多孔碳材料的合成（一）合成方法新型多孔碳材料的合成主要采用模板法、化学活化法、溶胶-凝胶法等方法。
其中，模板法是最为常用的合成方法，其基本原理是利用模板剂的特定空间结构来调控多孔碳的孔道结构。
而化学活化法和溶胶-凝胶法则主要依靠化学反应及物质的凝胶化过程来实现多孔碳的合成。
（二）合成过程新型多孔碳材料的合成过程包括前驱体的选择、活化处理、碳化过程等步骤。
首先，选择适当的前驱体（如生物质、有机高分子等）进行预处理。
然后，在适当的温度下进行活化处理，以得到丰富的孔道结构。
最后，在高温下进行碳化处理，使碳材料具备优良的稳定性。
三、新型多孔碳材料的性能新型多孔碳材料具有比表面积大、孔道结构丰富、化学稳定性好、导电性能优良等优点。
其独特的物理化学性质使其在能量储存、吸附分离、催化等领域具有广泛的应用前景。
四、新型多孔碳材料的应用（一）能量储存新型多孔碳材料因其高比表面积和良好的导电性能，被广泛应用于锂离子电池、超级电容器等能量储存器件中。
其优异的电化学性能使得器件具备高能量密度、长循环寿命等优点。
（二）吸附分离新型多孔碳材料具有丰富的孔道结构和优良的吸附性能，可广泛应用于气体分离、污水处理等领域。
其高效的吸附性能和良好的再生性能使得其在环保领域具有广阔的应用前景。
（三）催化应用新型多孔碳材料可作为催化剂载体或催化剂本身，用于各种有机反应中。
其优良的物理化学性质使得反应具有高选择性、高活性及良好的稳定性。
五、结论新型多孔碳材料因其独特的物理化学性质和广泛的应用领域，已经成为当前研究的热点。
通过优化合成工艺，可以进一步提高其性能，拓展其应用范围。
未来，新型多孔碳材料将在能量储存、吸附分离、催化等领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
高比表面积有序介孔碳的制备及光谱表征
高比表面积有序介孔碳的制备及光谱表征近年来，以高比表面积有序介孔碳作为新型纳米材料在科学界中
引起越来越多的关注。
许多研究表明，此类材料具有优质的电学性能、优异的成分稳定性和高比表面积，因此可应用于多种领域，如医药、
环保等领域。
为了得到优质的高比表面积有序介孔碳，国内外科学家
们积极开展研究，从溶液聚合、超临界二氧化碳沉积到溶胶-凝胶气凝
胶等制备方法都已经用于制备高比表面积有序介孔碳。
优质的高比表面积介孔碳是以具有缓冲性的碳杂项为主的多孔结
构组成的。
它的表面具有球状的表面及斜视的碳杂项，覆盖率极高，
由缓冲层构成的表面可以更有效地抑制水分子及其他分子的吸附，以
达到增强比表面积的目的。
此外，所合成的高比表面积介孔碳特别适
合用于光谱分析，因为它可以有效地抑制射入光的反射等表面现象，
有效增加光穿透率，因而提高了图像质量。
经过不懈努力，国内外科学家们成功制备出一种高比表面积有序
介孔碳，其在微波发射环境特性光谱（MEES）实验中显示出色散特性，可以有效地抑制外界噪声，并能高效传输信息。
此外，高比表面积介
孔碳还具有很强的热老化性能，在高温下也不失真，为光谱检测提供
了更加稳定的检测基础。
总的来说，高比表面积有序介孔碳的出现，为科学技术发展带来
了有利的影响，并为化学和材料科学领域的进步做出了重要贡献。
特
别是它作为一种新型材料的应用，更是有可能在环保、能源、医疗领
域有着重要的价值。
因此，期待未来，科学家们继续深入研究，同时
不断开发新的制备方法，从而实现更大的应用价值。
一种含氮缺陷介孔氮化碳的制备方法及其应用与流程
一种含氮缺陷介孔氮化碳的制备方法及其应用与流程一种含氮缺陷介孔氮化碳的制备方法及其应用与流程引言•氮化碳是一种具有广泛应用前景的材料，在能源存储、催化剂等领域具有潜在的应用价值。
•本文介绍一种新型的含氮缺陷介孔氮化碳的制备方法及其在催化剂和吸附材料方面的应用。
制备方法1.浸渍法–将硅胶或硅酸盐浸泡在含有含氮化合物的溶液中。
–经过干燥和高温煅烧处理，生成含氮缺陷介孔氮化碳。
2.气相沉积法–使用化学气相沉积设备，将含有氮源的前驱物分解产生氮源。
–氮源与碳源反应生成含氮缺陷介孔氮化碳。
制备流程1.准备材料：硅胶或硅酸盐、含有含氮化合物的溶液、氮源前驱物、碳源。
2.浸渍法制备：–将硅胶或硅酸盐浸泡在含有含氮化合物的溶液中，保持一定时间。
–取出硅胶或硅酸盐，将其干燥并放入高温煅烧炉中，在高温下进行处理。
3.气相沉积法制备：–将氮源前驱物和碳源放入化学气相沉积设备中，并根据设备要求设置合适的工艺参数。
–在一定温度和压力条件下，进行化学反应生成含氮缺陷介孔氮化碳。
4.对制备得到的材料进行表征。
应用与流程催化剂应用1.催化剂制备：–将制备好的含氮缺陷介孔氮化碳与催化剂前驱物混合，进行煅烧处理。
2.催化剂性能测试：–使用特定的反应体系对催化剂进行性能测试，例如催化剂对某种化学反应的催化活性和选择性等。
3.催化剂应用：–根据催化剂的特性，将其应用于相关的化学合成、能源转化等领域。
吸附材料应用1.吸附材料制备：–将制备好的含氮缺陷介孔氮化碳与适当的基底材料混合，并进行煅烧处理。
2.吸附性能测试：–使用特定的吸附体系对吸附材料进行性能测试，例如对特定气体或液体的吸附容量和选择性等。
3.吸附材料应用：–将吸附材料应用于环境污染治理、气体分离、储氢等领域。
结论•本文介绍了一种含氮缺陷介孔氮化碳的制备方法及其在催化剂和吸附材料方面的应用。
•这种材料具有丰富的孔结构和含氮缺陷，能够在催化和吸附领域发挥重要的作用。
•希望本文的研究对于材料科学和化学领域的研究者提供一定的参考和启发。
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。
青岛大学科技成果——生物质制备多孔炭用于超级电容器和水处理
青岛大学科技成果——生物质制备多孔炭用于超级
电容器和水处理
技术创新点
我国为农产品生产大国，每年产生的作物副产物高达数千万吨级，如何充分利用它们，具有重要的意义。
本项目采用新颖的简易处理程序，利用多种农作物废弃物制备出结构可调的微孔炭或介孔炭材料。
制备多孔炭用于电极材料表现出较高的比电容和良好的循环性能；可用于水中无机/有机污染物的去除。
电动汽车、混合动力车以及智能电网等的迅猛发展以及水处理用高比表面积、高效吸附剂的需求为多孔炭材料提供了极为广阔的应用前景。
技术性能
（1）多孔炭的孔径可以从0.7nm到5nm连续可调，其比表面积从150m2/g到1500m2/g连续可调；
（2）多孔炭具有较高的电容，可达370F/g以上，其连续充放电次数超过5000次其容量减小非常少；能量密度可达100Wh/kg以上；
（3）多孔炭和无机纳米材料对有机污染物等具有非常好的去除性能。
市场分析
多孔炭在超级电容器、电池、水处理和家居等领域内具有极为广泛的应用。
本项目选用农作物废弃物制备出具有高性能的孔径和比表面积连续可调的微孔炭和介孔炭，具有较高的市场应用前景。
知识产权情况
申请3项发明专利，已获批1项，专利号CN200910019348.4。
合作方式
合作开发、课题资助研究。
介孔碳 处理
介孔碳处理介孔碳是一种具有高度有序孔道结构的碳材料，具有大孔、中孔和小孔三种孔径结构。
由于介孔碳具有高比表面积、大的孔容量和良好的化学稳定性，它可以应用于吸附、分离、催化和电化学等多个领域。
首先，介孔碳在吸附领域有着广泛的应用。
由于介孔碳拥有大孔和中孔结构，因此具有较大的孔容量和高比表面积，使其具有较高的吸附性能。
介孔碳被广泛应用于环境领域，如水处理和空气净化等。
介孔碳吸附材料可以有效去除水中的有机物、重金属离子和废水中的有毒物质。
在空气净化方面，介孔碳可以吸附空气中的有机污染物和恶臭物质，提高空气质量。
其次，介孔碳在分离领域也有着重要的应用。
由于介孔碳具有不同孔径的孔道结构，可以利用其孔径选择性分离不同分子的能力。
例如，介孔碳膜可以实现分子筛分离，具有分离气体混合物和分离原油中的油水混合物等应用。
此外，介孔碳材料还可以用于制备高效的离子交换体或膜，用于离子的选择性吸附和分离。
此外，介孔碳具有优异的催化性能，因此在催化领域也有着广泛的应用。
介孔碳可以作为载体或催化剂的支撑材料，在化学反应中起到增强催化活性和稳定性的作用。
例如，将金属纳米颗粒负载在介孔碳上，可以制备高效的催化剂用于气相和液相反应。
此外，介孔碳还可以制备成光催化剂，用于可见光催化水分解和有机物降解等。
最后，在电化学领域，介孔碳也具有重要的应用潜力。
由于介孔碳具有大孔和中孔结构，具有较高的导电性和良好的电化学稳定性，可以用作电极材料。
例如，将介孔碳用作锂离子电池的负极材料，可以提高电池的放电性能和循环寿命；同时，介孔碳还可以用于制备超级电容器电极材料，具有高能量密度和高功率密度的特点。
综上所述，介孔碳在吸附、分离、催化和电化学等多个领域具有重要的应用潜力。
介孔碳的有序孔道结构和优异性能为其在各个应用领域的研究和开发提供了广阔的空间。
随着科学技术的不断发展，相信介孔碳材料将在更多领域展现出重要的应用价值。
介孔碳材料的发展综述
介孔碳材料的发展综述介孔碳材料是近年来新兴的一类非常重要的二维材料，它们具有独特的结构、极高的分子选择性吸附能力、优异的电学性能以及高折射率等特点，优越的物理化学性能为它们在多个应用领域发挥重要作用，从而得到了大量的研究关注与热情追捧。
在结构上，介孔碳材料由多层石墨烯堆积而成，其中介孔空隙的直径在几十到几百之间，可以容纳一定量的分子，并且表面有较多的碳环和碳双键可供乙酰胺分子牢牢结合，使得它们可以有效地吸附病原体。
此外，由于介孔碳材料的体积灵活性，空间紧凑性以及质量轻的特点，因此在传感技术、电池材料、载流子发生器和能源存储、环境保护和能源利用以及军事战术装置等方面也有着广泛的应用。
而且，介孔碳材料表面疏水性强，具有抗菌剂的抗菌作用，可以阻止细菌的增殖，减少病原体在其表面的滋生，更好地保护人们的健康。
同时，介孔碳材料具有优异的电学性能，可以有效地用于电子器件、传感器和其他电子设备的组装，从而提高电子器件的性能和可靠性。
此外，介孔碳材料可以用于构建宽带穿透红外光谱传感器。
它可以检测宽带光谱信号，可以被用来检测湿度、温度和化学物质的吸收，因此在环境监测和安全控制等领域有广泛的应用前景。
此外，介孔碳材料也可以用于气体分离和捕集，尤其是对于稀有气体的检测和捕集，介孔碳材料能够提供更高的效率。
自介孔碳材料被发现以来，它已经发展成为一种非常重要的材料，被广泛应用于传感器、电池材料、军事应用、环境监测、生物传感等领域，彻底改变了传统的材料研究以及制造工艺。
通过研究介孔碳材料的构筑方法，以及表面修饰技术，可以改善介孔碳材料的电学性能、分子选择性吸附能力以及抗菌性能，使之更适合多种应用领域，从而更加有效地提升介孔碳材料的综合性能。
此外，根据介孔碳材料的类型、构造结构以及它能够改变物质配置形式，研究者可以开发出新型介孔碳材料，从而提高它们在多种应用领域的综合性能。
综上所述，介孔碳材料已经发展成为一类重要的新型材料，具有独特的结构、优异的电学性能、优越的物理化学性能以及高折射率等特点，并且还有着广泛的应用前景，在多种应用领域发挥着重要作用。
《2024年新型多孔碳材料的合成与应用研究》范文
《新型多孔碳材料的合成与应用研究》篇一一、引言随着科学技术的不断发展，新型多孔碳材料作为一种重要的功能材料，已经广泛应用于能源、环保、生物医药等领域。
其具有高比表面积、良好的化学稳定性、高吸附性能等优点，成为众多科研工作者研究的热点。
本文旨在探讨新型多孔碳材料的合成方法、结构特性及其在各个领域的应用研究。
二、新型多孔碳材料的合成1. 合成方法新型多孔碳材料的合成方法主要包括模板法、活化法、溶胶-凝胶法等。
其中，模板法是利用具有特定孔结构的模板制备出具有相应孔结构的多孔碳材料；活化法是通过化学或物理活化手段使碳前驱体形成多孔结构；溶胶-凝胶法则是通过溶胶凝胶过程制备出具有三维网络结构的多孔碳材料。
2. 结构特性新型多孔碳材料具有高比表面积、良好的孔隙结构、优异的导电性能等特性。
其孔径大小、孔隙分布以及表面化学性质等均可通过合成过程中的参数调控进行优化。
这些特性使得多孔碳材料在吸附、催化、储能等领域具有广泛的应用前景。
三、新型多孔碳材料的应用研究1. 能源领域新型多孔碳材料在能源领域的应用主要包括锂离子电池、超级电容器等。
由于其高比表面积和良好的导电性能，多孔碳材料可作为电极材料，提高电池的能量密度和充放电性能。
此外，多孔碳材料还可用于氢气储存，为氢能的应用提供可能。
2. 环保领域在环保领域，新型多孔碳材料主要用于废水处理、气体吸附等。
其高比表面积和良好的吸附性能使得多孔碳材料能够高效地吸附废水中的有机物、重金属离子等污染物，降低水体的污染程度。
此外，多孔碳材料还可用于二氧化碳的吸附与分离，有助于缓解全球气候变化。
3. 生物医药领域在生物医药领域，新型多孔碳材料可用于药物载体、生物传感器等。
其三维网络结构和良好的生物相容性使得多孔碳材料能够作为药物载体，实现药物的定向输送和缓释。
此外，多孔碳材料还可用于制备生物传感器，提高生物分子的检测灵敏度和准确性。
四、结论新型多孔碳材料作为一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。
一步法合成具有二级孔道的有序介孔碳材料及其超电容性能研究
一步法合成具有二级孔道的有序介孔碳材料及其超电容性能研究廖书田1郑明波1高静贤1,2曹謇1杨振江1陈惠钦1曹洁明1*陶杰1 (1·南京航空航天大学材料科学与技术学院,纳米材料研究所,南京210016;2江苏省医疗器械检验所,南京210012)摘要以酚醛树脂低聚物为碳前驱体,三嵌段共聚物F127为模板剂,在此过程中加入正硅酸乙酯为硅源,900℃下炭化得到具有介孔结构的碳-SiO2复合物,除SiO2后得到具有二级孔道结构的介孔碳材料。
对样品进行透射电子显微镜、N2吸附-脱附表征,并利用循环伏安以及恒电流充放电研究了样品的超电容性能。
结果表明,样品具有二级孔道结构,BET比表面积为1657·6m2·g-1,比电容值161·3F·g-1。
相比于单一孔道的介孔碳材料,二级孔道结构的介孔碳的循环伏安曲线更接近于矩形,比电容值有了很大提高,随着放电电流的增大其比电容值衰减率更小。
关键词超级电容器,一步法,介孔碳材料,二级孔道One-step prepartion of ordered mesoporous carbon with secondary pore structure and its supercapacitance characteristics Liao Shutian1Zheng Mingbo1Gao Jingxian1,2Cao Jian1 Yang Zhenjiang1Chen Huiqin1Cao Jieming1Tao Jie1(1·Institute of Nanomaterials Research, College of Materials Science and Technology,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016;2·Jiangsu Institute of Medical Equipment Testing,Nanjing 210012)Abstract Ordered mesoporous carbon-SiO2compound was prepared via co-assembly method, wherein resol was used as carbon precursor, tetraethyl orthosilicate was used as SiO2precursor, and triblock copolymer Pluronic F127 was used as template. Carbonization was carried out in a tubular furnace at 900℃for 3 h under N2flow and mesoporous carbon with secondary pore structure was obtained after removal of SiO2. The as-prepared sample was characterized by transmis-sion electron microscopy, nitrogen isotherm adsorption-desorption measurement, cyclic voltammetry and constant current charge-discharge. The results indicated that ordered mesoporous carbon possessed a high BET specific surface area of 1657·6m2·g-1and a specific capacitance of about 161·3F·g-1.The electrochemical performance was enhanced muchmore than the common mesoporous carbon material. Compared with the mesoporous carbon material with the single pore channel, the cyclic voltammetry curve of mesoporous carbon with secondary pore structure was closer to rectangular, the pecific capacitance value was greatly improved and the decreasing rate of the capacitance was lower with increasing the dis-charge current capacitance.Key words supercapacitor, one-step, mesoporous carbon material, secondary pore structure 超级电容器亦称电化学电容器,是20世纪70、80年代发展起来的一种新型储能装置。
生物炭的合成及其用于水处理领域的应用研究
生物炭的合成及其用于水处理领域的应用研究随着人口的增加和工业化的发展，水污染问题越来越严重。
为了解决这个问题，人们提出了各种方法，其中一种新兴的方法是利用生物炭来净化水质。
本文将探讨生物炭的合成及其在水处理领域的应用研究。
一、生物炭的合成生物炭是一种来源于生物质的炭素材料，它通过高温热解生物质而成，本质上和木炭相似。
与其他炭素材料相比，生物炭具有孔隙度高、比表面积大、亲水亲油性能好等优点，这使得它成为了一种理想的水处理材料。
生物炭的生产需要经过以下步骤：1. 原料的选择：生物炭的原料可以是各种生物质，如木材、秸秆、芦苇等。
2. 碳化：将生物质放入高温熔炉中进行热解，得到生物炭。
3. 洗涤：生物炭在热解时会残留一些杂质，需要进行多次洗涤。
4. 干燥：将洗净的生物炭放入干燥室中进行干燥，以去除水分。
5. 完成：生物炭制备完成后，可以进行进一步的处理，如活化处理等。
二、生物炭在水处理领域的应用研究生物炭具有许多优异的性能，比如强大的吸附能力、卓越的生物适应性、较长的寿命等。
因此，它被广泛地应用于水处理领域。
1. 生物炭的吸附能力生物炭具有较强的吸附能力，可以吸附水中的各种有机和无机污染物。
比如，它可以吸附重金属、有机物、硝酸盐等有害物质，在一定程度上净化水质。
2. 生物炭的生物适应性生物炭还具有良好的生物适应性，可以为生物体提供良好的生长环境。
例如，在水处理领域中，生物炭可以作为一种固定化的生物膜材料，用于处理高浓度有机废水。
3. 生物炭的寿命生物炭具有较长的寿命，一般可以使用数年到十几年之久。
这对于水处理来说，非常重要，因为它可以极大地降低水处理成本。
三、结论综上所述，生物炭是一种理想的水处理材料，它具有许多优异的性质，可以广泛地应用于水处理领域。
未来，我们相信生物炭会在水处理领域发挥越来越重要的作用。
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2019年第1期综述
近年来，由于介孔材料具有较大的比表面积、可调的孔径尺寸和可控的形貌等独特性质，成为了科学家们研究热点。介孔碳作为介孔家族的一员，具有比表面积高、孔容大、介观结构丰富、孔径均匀可调、吸附能力强、理化性能稳定等优点[1]。因此，在能量储存、环境治理、生物制药、性质改良以及电子器件的制作等方面均具有广阔的应用前景。在环境治理方面，介孔碳弥补了活性炭孔径小的缺点，广泛应用于水中重金属离子和有机大分子物质等污染物的处理。
1介孔碳的合成自从韩国的R.Ryoo首次采用MCM48为硬模
板，蔗糖为碳源合成介孔碳，在介孔碳研究领域具有里程碑意义[2]
。随着，研究人员对介孔碳材料研究的
不断深入，逐渐发现了多种制备不同形貌特性碳材料的方法，例如化学活化法、物理活化法、催化活化法、溶胶-凝胶法、水热法、模板法等。1.1化学活化法和物理活化法随着介质材料研究的不断深入，合成碳材料的方法也越来越多，比较传统的方法有化学活化法和物理活化法。活化法通过活化剂与材料进行融合，使活化剂与材料中的原子进行化学反应，从而形成较好的孔隙结构，化学活化法是将原材料进行粉碎与相对应的活化剂混合，在惰性气体环境下进行加热处理并且进行碳化，最终形成介孔碳材料[3]。该法可以
通过改变活化剂的添加量控制介孔碳材料的比表面积，且加入活化剂后，原料中的氧和氢以水的形式结合并脱离分解这个过程的确大大加快了，碳化温度也确实大大降低了[4]。物理活化法的活化剂通常采
用O2、CO2等具有氧化性气体作为活化剂，氧化性气体与碳原子发生气化，形成孔隙[5]。但由于活化气体
氧化性很强，且活化温度很难控制，所以会严重影响孔隙的结构，并造成碳大量损失。化学活化法和物理活化法都有自身的优点，但也各有不足。例如物理活化法合成的介孔碳孔径较大，比表面积相对较小，还会出现环境污染，生产成本较高，因而很少用于工业生产。然而，随着研究的不断深入，科研工作者将物
介孔碳的合成及水处理的研究进展*
田喜强，赵宏吉，董艳萍，赵东江，姬静怡（绥化学院食品与制药工程学院，黑龙江绥化152061）摘要：随着近些年来国家对环境治理力度的不断增强，治理手段的不断更新，介孔碳也凭着其特有的组成和结构，在催化、吸附分离等领域得以广泛应用，尤其在污水的处理中更是受青睐。本文主要从介孔碳的合成方法及在水处理领域的研究方面，综述了介孔碳的研究进展和发展趋势，以期望为我国污水处理提供有价值的信息。关键词：介孔材料；水处理；研究进展中图分类号：O613.71文献标识码：AResearchprogressinsynthesisofmesoporouscarbonandwatertreatment*
TIANXi-qiang,ZHAOHong-ji,DONGYan-ping,ZHAODong-jiang,JIJing-yi（DepartmentofFoodandPharmaceuticalEngineering,SuihuaCollege,Suihua152061,China）
Abstract:Withthestrengtheningofnationalenvironmentalregulationandmanagementmeansconstantlyup－dated,mesoporouscarbonalsowithitsuniquecompositionandstructure,arewidelyusedintheareasofcatalysis,adsorptionseparation,especiallyinwastewatertreatmentinrecentyears.Thispapersummarizedmainlytheresearchprogressanddevelopingtrendofmesoporouscarbonfromthesynthesismethodsofmesoporouscarbonandresearchinthefieldofwatertreatment,expectingtoprovidevaluableinformationforsewagetreatmentinChina.Keywords:mesoporousmaterial；watertreatment；researchprogress
DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20190149
收稿日期：2018-08-08基金项目：黑龙江省大学生创新创业训练计划项目（201710236026）；绥
化市科技计划项目（SHKJ2016-047）；黑龙江省教育厅基本科研业务费基础研究（2016-KYYWF-0923）作者简介：田喜强（1979-），男，黑龙江省兰西县人，副教授，2009年毕业于黑龙江大学，无机化学专业，硕士，主要从事纳米功能材料研究。
Sum280No.1化学工程师ChemicalEngineer2019年第1期2019年第1期
理活化法与化学活化法相结合，即物理化学复合活化法。该方法与单一的物理活化法和化学活化法相比，具备的优点更多，兼有物理活化法和化学活化法的一系列优点，该法生产过程中需要添加一些NaOH、Na2CO3、FeSO4等添加剂，金属残留物也会对合成材孔隙造成一定影响[6]。1.2催化活化法催化活化法根据碳前驱体的不同，可以分为固气催化反应和固液催化反应[7]。此方法的作用机理是通过结构已知的金属化合作用物作用到碳材料的结构内部，增加所制备材料的活性位点，起到选择性透气作用，并在碳气化的作用下，得到我们需要的介孔结构。目前，国内有关催化活化法的研究进展报道并不多，通常选用金属锌或铈的化合物作为催化剂，金属材料的引入可以极大程度上影响合成介孔碳的结构性质，另外金属材料进入碳材内部可以决定碳表面的活性位点的多少。此方法虽然简单易操作，但催化剂中的金属盐类在最终的介孔碳中会有金属残留，故对介孔碳的应用产生很大影响。1.3模板法模板法是合成介孔材料最常用、最有效的方法之一。根据模板不同通常可以分为两大类：一种是以介孔结构为模板的固体刚性骨架，称为硬模板；另一种是柔性骨架表面活性剂作为模板，称为软模版。1.3.1硬模板法硬模板法又称纳米刻蚀法，是指在硬模板孔中填充前驱体，并在硬模板中组装、生长和形成前驱物，进一步除去模板即可获得排列高度有序的介孔材料。理论上，只要建立了合适的模板，采用了合适的化学方法，几乎所有的介孔材料都可以用硬模板法制备。通常采用硬模板法合成介孔材料有两种方法：一步法和两步法。其中两步法是合成介孔碳最常用的方法。它是一种基于主客体模板效应的合成方法。两步法与一步法的主要区别在于两步法需要事先合成多孔模板，然后将前驱体浸渍到孔隙中，最后从模板中去除目标介孔材料。董艳萍[8]等以SBA-15为模板，同时浇铸FeCl3和蔗糖，成功合成了磁性粒子和介孔碳复合材料，并研究了其对有机大分子染料罗丹明B的吸附作用。2013年周洪琴等[9]也采用SBA-15为模板，在900℃下成功地合成了Fe/GMC，并将其应用到处理中药红花废水的研究中，吸附效果较好。赵东元[10]团队以低分子量酚醛树脂为碳源，正硅酸乙酯为硅源，F127为结构导向剂，采用蒸发诱导自组装工艺一步法制备了F127-酚醛树脂-硅复合物。在惰性气氛下加热去除表面活性剂F127，得到介孔碳硅复合材料，介孔碳硅复合材料用10%HF刻蚀处理24h，去除硅得到介孔碳材料，同样如果将介孔碳硅复合材料，在空气中550℃焙烧5h，得到介孔SiO2，其合成路线见图1。
在硬模板合成介孔材料的过程中，硬模板自身的孔径大小及性质直接决定了介孔材料的功能性质，如若模板在合成过程中孔径发生阻塞或模板自身很难被除去，介孔便不会形成或形成效果十分不理想。硬模板法相对来说优点很多，例如引进先驱物的方法众多，制得的介孔材料分散性较好，不易积聚成团，孔径大小可调等。尽管改良后的模板法合成周期大大缩减，但控制产物结构和尺寸依然相对比较困难。1.3.2软模板法软模板法是合成有序介孔碳材料的重要方法，其合成体系由表面活性剂、先驱骨架以及溶剂组成，利用有机-有机自组装法合成出有序的介孔碳材料，有机-有机自组装又称为“软模板”方法。Dai[11]等最早采用软模板法成功地合成出高度有序的介孔碳材料。赵东元[12-14]最早采用的是EISA法，以低分子量酚醛树脂为碳源，F127为导向剂，采用蒸发诱导自组装工艺制备了F127-酚醛树脂复合物。经过加热和极化后，在N2保护下去除F127，使其炭化，最终得到有序的介孔碳。开启了软膜板合成介孔碳新纪元，随后软膜板合成介孔碳的合成方法越来越多，其中水热法、溶胶-凝胶法、微波合成法等是目前制备介孔碳常见的方法。水热法合成介孔碳一般是指以糖类为原料，以水为反应介质，在130~250℃自身压力下进行反应，在反应釜中经过一系列复杂反应转化成碳材料的过程。冯珊珊等[15]利用P123和F127为模板剂，β-环糊精为碳源，140℃水热法36h，然后在N2气氛下700焙烧3h去除模板，得到介孔碳，合成机理见图2。该介孔碳作为超电容器的电极，具有较高的容量和稳定性。
图1介孔碳硅合成路线图Fig.1Synthesisrouteofmesoporouscarbon-silicon
田喜强等：介孔碳的合成及水处理的研究进展*50