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介孔碳的合成文献综述和参考文献

时间:2019-01-25 14:43来源:毕业论文
1 介孔碳的合成:催化活化法碳材料得到介孔结构的有效途径之一是通过催化活化法。催化活化法[6]是一种最传统的方法,通常是指在碳材料中有添加金属化合物的组分,以增加碳材料中

1 介孔碳的合成:催化活化法碳材料得到介孔结构的有效途径之一是通过催化活化法。催化活化法[6]是一种最传统的方法,通常是指在碳材料中有添加金属化合物的组分,以增加碳材料中微孔内部的表面活性点,包括固—气催化反应和固一固催化反应,这些反应在诸如ZnC12或Ce02等固体催化剂上完成。人们在是实验研究时,会在碳材料中添加几种不同金属的成分,来增加碳材料微孔内部的表面活性。活化过程中微孔扩充为介孔,是由于有金属原子对结晶性较高的碳原子会发生选择性气化作用,而使所有的碳原子在金属原子旁边发生气化反应和氧化反应。气化产物向材料表面流出时会形成孔道,并且作为孔隙残留在最终的碳材料中。对加入铁、镍的糠醇树脂进行了碳化、活化的研究发现,活化反应主要在金属粒子的近处发生,抑制了微孔的形成,介孔明显增加[7]。
研究发现,几乎所有的金属对会对碳有着催化活化作用。但是,催化活性会根据活化剂的不同而相应的改变。会在催化活化过程中催化剂对碳的表面有侵蚀、造孔等影响,并且对其化学物理性质、碳结构和反应条件都有着不同的影响。催化剂的负载方法、催化剂活性的元素本身的性质和加工过程中的工艺参数等等都会影响催化剂的活化组分中的最终有效性和分散度。例如,在铁催化活化制备沥青活性碳的过程中,铁微粒周围会同时发生催化活化反应和非催化活化反应,而微孔就是这些非催化活化反应主要产生的。所产生的微孔和介孔可以使原来分散于沥青基碳球内部的铁微粒暴露于水蒸气环境中,并且继续对活化反应起到催化作用,从而得到更多的介孔。33036 源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
当然使用催化活化法来合成介孔碳还是有部分缺点的。在实验过程中,会出现余留下部分残余的金属元素的情况。这种活性碳被用于液相吸附的时候,金属元素就会以离子的形式进入溶液中。尽管其含量很低,但在部分情况下仍然会产生有害物,因此,人们又提出研究新的方法来制备介孔碳材料。论文网
2 介孔碳的合成:溶胶-凝胶法
 溶胶-凝胶法合成介孔碳材料是由Pekala[8]首次提出,他是以甲醛和间苯二酚为碳前驱体,在碳酸钠的作用下发生缩聚反应,从而形成RF凝胶。在900℃用二氧化碳进行催化活化并以碳气凝胶为原料[9],得到的介孔碳材料,比表面积可以增大到2600m2 g-1。通过实验验证,发现在碳结构中有着数量相当多的微孔结构,而原来的碳凝胶网络结构却没有发生变化。Horikawa等[10]以间苯二酚和甲醛为原料,KHCO3、NaHCO3为催化剂合成出RF气凝胶。Pekala等[11]在pH值为1.6的条件下,三聚氰胺和甲醛的物质的量比为1∶3.7时,通过溶胶-凝胶的方法合成了MF水凝胶。Matsuoka等[12]以三聚氰胺和甲醛合成出含氮的介孔碳气凝胶,并通过水吸附法得出碳表面的信息。Pekala[13]用低分子的线性酚醛树脂-糠醛为原料合成出有机气凝胶。张睿等[14]也用低软化点线性酚醛树脂和糠醛为原料,以正丙醇为溶剂在盐酸催化下经溶胶-凝胶过程合成了醇凝胶。Li等[15]将甲酚和间苯二酚混合后,再与甲醛反应,这是一种制备碳气凝胶的比较经济的路线。Zhang等[16]和Wu等[17]在六次甲基四胺的固化作用下,以间苯二酚-糠醛做原料合成出有机凝胶。zhang等[18-20]将三聚氰胺和甲醛混合,以Na2CO3为催化剂,再加入混甲酚和甲醛溶液,最后加入酚醛树脂,得到了有机湿凝胶。球形气凝胶通过反相乳液聚合也被合成出来[21-22]。 源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
     溶胶一凝胶法,所得的碳气凝胶可以达到80%的孔隙率以及400~900m2/g的比表面积。溶胶—凝胶法主要是利用反应物的缩聚与水解反应,从而在溶液内形成枝状、无序、连续的网络结构凝胶体。通过改变反应催化的条件,控制凝胶结构的介孔尺寸。最后经超临界干燥处理可以得到无序介孔并且具有连续网络结构的气凝胶材料。由于有机凝胶碳化法存在着一定的缺陷,即在制备凝胶时需要有碱性催化剂来催化,由于当催化剂的浓度非常低时又往往可能得不到凝胶;当催化剂浓度较高时,很难得到密度较低的碳气凝胶,是由于在炭化和干燥两个过程中凝胶的收缩率非常大。并且制备周期长,工艺复杂,且难以控制。 介孔碳的合成文献综述和参考文献:http://www.lwfree.cn/wenxian/20190125/29889.html
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