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多孔碳材料的制备及其储能性能研究随着能源危机的加剧，储能技术成为解决环境和能源问题的一项关键技术。
多孔碳材料因其优异的电化学性能而成为超级电容器、锂离子电池、燃料电池等储能器件的重要材料。
本文将介绍多孔碳材料制备方法和储能性能研究进展。
1. 多孔碳材料制备方法多孔碳材料的制备方法包括模板法、碳化物法、水热法、物理气相沉积法等。
其中模板法得到的多孔碳材料具有孔径分布均匀、孔径大小可调、孔壁光滑等优点。
碳化物法制备的多孔碳材料具有高比表面积和丰富的孔洞结构。
水热法可以制备出纳米级多孔碳材料，具有较高的电容性能。
2. 多孔碳材料的储能性能研究进展多孔碳材料的电容性能受孔径大小、孔隙度和孔道结构等多种因素影响。
近年来，研究人员通过控制碳材料的孔径、孔隙度和孔道结构等因素，进一步提高了多孔碳材料的储能性能。
（1）孔径大小对储能性能的影响理论上，孔径越小，电容越大。
实际研究发现，孔径在1~10 nm的多孔碳材料具有优异的电容性能。
当孔径小于1 nm时，电容反而降低。
这是因为孔径过小时，电解液中离子难以进入孔道内部，导致电容降低。
（2）孔隙度对储能性能的影响孔隙度是指多孔碳材料的空隙占比。
一般来说，孔隙度越高，电容越大。
然而，孔隙度过高会导致电容下降。
这是因为孔道结构过于分散，导致离子传输困难，影响电容性能。
（3）孔道结构对储能性能的影响多孔碳材料的孔道结构包括直孔、弯曲孔、分支孔等。
研究表明，弯曲孔和分支孔有利于离子传输，提高了多孔碳材料的储能性能。
3. 多孔碳材料未来研究方向多孔碳材料的制备和储能性能研究在过去几十年里得到了飞速发展。
未来，需要进一步探究多孔碳材料的制备新方法、孔道结构调控机制、化学修饰等，提高多孔碳材料的储能性能。
同时，多孔碳材料在储能器件中的应用仍需加强探索，拓宽多孔碳材料的应用领域。
4. 结论多孔碳材料制备方法多种多样，不同制备方法得到的多孔碳材料具有不同的孔径大小、孔隙度和孔道结构等，影响了其储能性能。
多孔碳材料的制备与应用摘要:多孔碳材料不仅具有碳材料化学稳定高、导电性好等优点，由于多孔结构的引入，还具有比表而积高、孔道结构丰富、孔径可调等特点，在催化、吸附和电化学储能等方而都得到了广泛的应用。
本文综述了微孔、介孔、大孔及多级孔碳等多孔碳材料的最新研究进展，重点介绍了多孔碳孔道结构的调控，并对多孔碳材料的应用进行了展望。
关键词:多孔碳；模板合成；活化合成；有序孔道Abstract: Porous carbon with large specific surface area，tunable porous structure，high stability and good electron conductivity，has attracted considerable attention due to its promising applications in the fields of catalyst，catalyst support，absorption and electrochemical energy storage．This manuscript reviews recent development in the fabrication of microporous carbon，mesoporous carbon，macroporous carbon and hierarchically porous carbon with both ordered and disordered porous structures.The so-called soft- and hard-template methods are efficient in tuning the porous structures and morphologies of carbon materials.The potential applications of porous carbon materials are also highlighted in this review．Key words porous carbon:template synthesis; activation preparation; ordered porous channels一．引言多孔碳材料是指具有不同孔结构的碳材料，其孔径可以根据实际应用的要求(如所吸附分子尺寸等)进行调控，使其尺寸处于纳米级微孔至微米级大孔之间。
多孔碳材料的研究进展课件(一)多孔碳材料是一种新型的碳材料，拥有开发多个孔隙的特殊结构，使其具有很强的吸附能力、催化活性和导电性，因此在环境治理、化学催化、能源存储等方面具有广阔的应用前景。
本课件将对多孔碳材料的研究进展进行详细介绍。
一、多孔碳材料的分类根据孔径大小和形态分布，多孔碳材料可以分为以下几类：1. 微孔碳材料：亚纳米尺寸级别的孔隙大小只有2~3nm，内部结构紧密，表面积相对较小，通常用于气体分离和储存。
2. 中孔碳材料：孔隙大小在10~100nm范围内，内部结构相对疏散，表面积比微孔碳高，通常用于固体催化反应、吸附和分离。
3. 大孔碳材料：孔隙大小超过100nm，内部结构疏松，表面积相对较小，通常用于电池电解介质或者储存电能。
二、多孔碳材料的制备方法制备多孔碳材料的方法多种多样，常见的包括物理法、化学法、物理化学法及其衍生方法等。
常见的方法有：1. 碳化法：根据原料不同制备出不同的多孔碳材料，常用的原料包括聚苯乙烯、酚醛树脂等。
2. 模板法：通过选择合适的模板材料和模板剂，制备出拥有多种孔径、孔隙结构或者表面形貌的多孔碳材料。
3. 化学法：通过选择合适的前驱体，利用典型的化学反应制备出多孔碳材料，如硫酸葡萄糖法，等离子体刻蚀法等。
三、多孔碳材料的应用1. 环境治理：多孔碳材料可以通过吸附和分解有机物等方式，起到净化环境的作用。
2. 化学催化：多孔碳材料的催化效果具有很大优势，可用于催化剂的制备、有机合成、电化学催化等方面。
3. 能源存储：多孔碳材料作为电容器或储能材料可以用于电源和超级电容器等方面。
四、结语多孔碳材料的研究进展一直是碳材料研究的热点和重点。
我们相信，在未来的科技研究中，多孔碳材料将会继续得到广泛关注和应用。
生物基多孔炭制氢储氢材料的研究进展作者：徐沣驰赵曜吕明磊来源：《科学大众·教师版》2021年第11期摘要：化石燃料不可再生且燃烧污染较大，风能、光伏、生物质等可再生新能源的波动性、季节性等特征对实际使用影响较大，因而研发清洁稳定的能源对人类社会可持续发展至关重要。
氢能作为燃料，燃烧热值高、无污染，是典型的清洁零碳能源。
将氢能与生物质材料有机结合，制备性能优异的生物基多孔炭材料，不仅有利于高效稳定制氢和储氢，而且可有效降低生产成本，为实现氢能的长期稳定使用提供了有效途径。
关键词：清洁能源; 氢能; 生物基多孔炭; 制氢; 储氢中图分类号：TB383;TK91 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2021）11-114-0021.前言化石燃料是当今世界最重要的能源，但随着科技的發展和人口的增长，不可再生的化石燃料终有一天会消耗殆尽。
同时，化石燃料燃烧向大气排放大量温室气体，造成大气环境污染，南北两极冰川融化、全球气候变暖、极端气候增加等正成为威胁人类生存的重大问题[1]。
利用风能、光伏和生物质等可再生能源发电可在一定程度上缓解因使用化石燃料而导致的环境问题，但风能、光伏和生物质能发电又具有波动性、季节性和间歇性等特点，尚不具备与常规能源发电的竞争力。
向“双碳”目标靠近，寻求和开发低碳、无碳新能源，成为可持续发展的唯一途径。
氢是自然界中含量最丰富的化学元素，氢气的燃烧热值高，且燃烧产物是水，对环境无污染，这也是其区别于石油、煤等传统化石燃料的最大优势。
因此氢被认为是解决全球变暖和相关能源环境问题的关键方案。
氢能作为一种清洁、零碳能源，拥有巨大储量，是未来最具前景的清洁能源之一。
氢气用作车用燃料能够极大降低对化石燃料的依赖，减少尾气对环境的污染。
但要想推进氢能应用，不仅需要先进的制氢技术[2]，与之配套的高效储氢技术也不可或缺。
煤气化制氢、生物质气化制氢和电解水制氢是几种常见的制氢方式。
04098功滋讨科2021年第4期(52)卷文章编号：1001-9731(2021)04-04098-07磁性多孔碳材料的研究进展”颛孙梦林1，何伟1,(1.沈阳化工大学材料科学与工程学院，沈阳110142； 2.辽宁隆镁科技有限公司，辽宁鞍山114207)摘要：磁性多孔碳材料同时具有磁性和多孔性质，其拥有丰富的孔道结构、高的比表面积、高孔容、良好的活性位点和磁性可分离等优异的性能，可以很好的解决多孔碳材料在应用过程中难分离回收等问题，因此，磁性多孔碳材料已经在吸附领域得到广泛的应用。
按照孔径大小、磁性强弱以及组合方式的不同将磁性多孔碳材料进行了分类，并综述了近年来磁性多孔碳材料的制备方法以及吸附应用，最后，对磁性多孔碳材料的应用前景进行了展望。
关键词：多孔碳材料；磁性；制备方法；吸附中图分类号：TB34文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.1001-9731.2021.04.0140引言多孔碳材料［］具有高度发达的孔隙结构、高比表面积、良好的电导率、有序的多孔结构、大孔隙体积、强耐腐蚀性、热稳定性和良好的活性位点等优异的物理化学性能，因此，广泛应用在超级电容器电极23］、催化与储能［］、电池负极材料［］、重金属离子吸附［］、气体吸附⑺和微波吸收］8］等诸多领域。
目前，工业废水的大量排放,其中的许多染料对环境和人类身体健康具有一定的危害性，因此，从工业废水中去除有机染料就显得十分重要。
多孔碳材料凭借自身特性可应用于有机染料吸附，然而，常规的多孔碳材料在实际应用中难以分离和回收，且可能会造成二次污染。
随着人们对多孔碳材料的深入研究，开发具有优异性能的磁性多孔碳材料成为研究热点。
科研工作者们通过对多孔碳材料进行磁性复合来制备磁性多孔碳材料，如在多孔碳材料中增加磁性纳米粒子，可以轻而易举地将被污染的多孔材料分离出来，达到分离净化、重复利用的目的。
磁性多孔碳材料［］具有高比表面积、高孔容、吸附能力强、磁性可分离等特点，拥有磁性性质和多孔性质，可以很好的解决多孔碳材料的缺陷,在诸多领域有着巨大的应用潜力，如作为宽带电磁波的吸收剂［0］、用于药物输送［1］、屏蔽电磁干扰［2］等，磁性多孔碳材料所具备的优异特性有助于其作为吸附剂发挥出色的性能。
目录摘要 (I)Abstract (III)引言....................................................................................................................... - 1 -1 多孔碳材料吸附/电吸附污染物研究进展............................................................ - 3 -1.1 MOFs碳化的多孔碳材料概论................................................................... - 3 -1.1.1 金属有机骨架材料简介................................................................... - 3 -1.1.2 MOFs碳化的多孔碳材料制备........................................................ - 4 -1.1.3 MOFs碳化的多孔碳材料特性及应用............................................ - 6 -1.2 吸附理论概述............................................................................................ - 11 -1.2.1 吸附理论......................................................................................... - 11 -1.2.2 吸附剂发展..................................................................................... - 12 -1.2.3 吸附动力学..................................................................................... - 14 -1.2.4 吸附热力学..................................................................................... - 17 -1.2.5 吸附影响因素................................................................................. - 18 -1.3 电吸附研究进展........................................................................................ - 19 -1.3.1 电吸附原理..................................................................................... - 19 -1.3.2 电吸附在污染控制方面研究......................................................... - 19 -1.4 有机污染物的污染控制............................................................................ - 20 -1.5 本文主要研究内容与思路........................................................................ - 21 -1.5.1 选题依据......................................................................................... - 21 -1.5.2 选题目的和意义............................................................................. - 21 -1.5.3 研究内容......................................................................................... - 22 -2 多孔碳材料的制备和表征................................................................................... - 23 -2.1 实验材料与方法........................................................................................ - 23 -2.1.1 实验材料......................................................................................... - 23 -2.1.2 纳米多孔碳材料制备和活性炭的活化......................................... - 24 -2.1.3 纳米多孔碳材料的表征................................................................. - 25 -2.2 结果与讨论................................................................................................ - 27 -2.2.1 元素分析......................................................................................... - 27 -2.2.2 扫描电镜(SEM)分析...................................................................... - 27 -2.2.3 BET比表面及孔径分析 ................................................................ - 28 -基于MOFs碳化的多孔碳吸附/电增强吸附有机污染物的研究2.2.4 Zeta电位分析................................................................................. - 32 -2.2.5 红外光谱分析................................................................................. - 33 -2.2.6 拉曼光谱分析................................................................................. - 33 -2.2.7 X-射线衍射分析............................................................................. - 35 -2.3 本章小结.................................................................................................... - 35 -3 多孔碳材料吸附SMX的研究 ............................................................................ - 37 -3.1 实验材料与方法........................................................................................ - 38 -3.1.1 实验材料......................................................................................... - 38 -3.1.2 目标污染物的定量分析................................................................. - 39 -3.1.3 批处理吸附实验............................................................................. - 39 -3.2 结果与讨论................................................................................................ - 41 -3.2.1 污染物的结构特征......................................................................... - 41 -3.2.2 吸附动力学..................................................................................... - 42 -3.2.3 吸附等温线..................................................................................... - 44 -3.2.4 纳米多孔碳特征对吸附的影响..................................................... - 45 -3.3 小结............................................................................................................ - 46 -4 多孔碳电极制备及电增强吸附SMX的研究 .................................................... - 47 -4.1 材料与方法................................................................................................ - 48 -4.1.1 实验材料......................................................................................... - 48 -4.1.2 电泳沉积法制备多孔碳/Ti (NPC/Ti)电极和碳纳米管/Ti (MWNT/Ti)电极..................................................................................................................... - 49 -4.2 结果与讨论................................................................................................ - 51 -4.2.1 多孔碳电极的特征......................................................................... - 51 -4.2.2 电吸附动力学................................................................................. - 52 -4.2.3 电吸附等温线................................................................................. - 57 -4.3 小结.............................................................................................................. - 59 -结论..................................................................................................................... - 60 -参考文献..................................................................................................................... - 61 -攻读硕士学位期间发表学术论文情况..................................................................... - 65 -致谢..................................................................................................................... - 66 -................................................................. - 67 -引言随着社会的不断发展，人们的生活水平日益提高，科技、医学水平也不断进步，生活中形形色色的洗涤剂、护理品和药物等都通过不同的方式流入到水环境中，对生态环境和人类健康都产生了一定的影响。
多孔碳材料的制备与性能研究多孔碳材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，在能源储存和转换、环境污染治理、催化剂载体等领域有着重要的应用价值。
本文将重点介绍多孔碳材料的制备方法和性能研究进展。
一、多孔碳材料的制备方法多孔碳材料的制备方法多种多样，主要包括模板法、自组装法、碳化法和化学气相沉积法等。
在模板法中，通过在模板表面上沉积碳源，再通过热处理或化学处理去除模板，最终得到多孔碳材料。
这种方法可以制备具有高度有序和连续孔道结构的材料，但模板的制备和去模板过程的控制较为复杂。
自组装法通过控制分子或物质的相互作用，在溶液中形成具有特定结构的分子自组装结构，然后通过热处理将其转化为多孔碳材料。
这种方法简单、灵活，并且能够制备出具有调控孔径和孔隙结构的材料。
碳化法利用碳化前体经高温热处理，使其发生碳化反应生成多孔碳材料。
常用的碳化前体包括聚合物、天然有机物和金属有机框架等。
碳化法可以得到高孔隙度、孔径可调的多孔碳材料，但材料的孔径分布范围较窄。
化学气相沉积法通过在气相反应条件下，使气体中的碳源经热解生成碳沉积在基底上，形成多孔碳材料。
这种方法制备的多孔碳材料具有优异的结晶性和孔结构可调性。
二、多孔碳材料的性能研究多孔碳材料的性能研究主要包括孔结构特征、表面性质以及应用性能等方面。
多孔碳材料的孔结构特征包括孔径、孔隙度和孔道连通性等。
孔径大小直接影响材料的吸附和传质性能，较大孔径的材料适用于吸附较大分子物质，而较小孔径的材料则适用于吸附小分子。
孔隙度是指孔隙体积与总样品体积的比值，决定着材料的储存和传输性能。
孔道连通性是指多孔材料内孔道的连通情况，好的连通性能能够提高材料的气体分离性能。
表面性质是多孔碳材料的另一个重要性能指标，包括比表面积、气体分子在表面的吸附行为和表面化学性质等。
较大的比表面积有利于提高材料的吸附性能和催化活性。
气体分子在材料表面的吸附行为与材料的孔径和孔隙度有关，可以通过吸附实验进行表征。
收稿:1995年4月多孔炭材料的研究进展及前景郑经堂 张引枝 王茂章(中国科学院山西煤炭化学研究所 太原030001)摘 要 近年来多孔炭材料在国内外的研究和开发应用都十分活跃。
本文从制备原料的扩展,形态特征的增多,纳米空间的控制,功能特性的改进,微细组织的察,应用途径的开拓等不同方面综述了多孔炭材料的研究和应用开发的新进展。
关键词 吸附剂 活性炭 活性炭纤维 活性炭膜 分子筛碳The Study Progress and Prospect of Porous Carbon MaterialsZheng J ingtang Zhang Yinz hi W ang M aoz hang(Institute of Coal Chemistry ,Chinese Academy of Sciences,T aiy uan 030001)Abstract This paper sy stematically summ ar izes new developments of study and uses abo ut poro us carbon m aterials from various aspects ,such as ex pansions o f productio n ma-terials,increases of shape features,co ntrol o f nanom eter distance,improv em ents of function character,test o f fine structures and exploitatio n of new use channels.Key words adsorbents ;activated carbon ;activ ated carbon fiber ;activated carbon film ;m olecular siev e carbon所谓多孔炭材料是指具有不同孔结构的碳素材料,其孔大小从具有相当于分子大小的纳米级超细微孔直到适于微生物增殖及活动的微米级细孔。
聚合物衍生的杂原子掺杂多孔碳材料概述及解释说明1. 引言1.1 概述该篇文章将对聚合物衍生的杂原子掺杂多孔碳材料进行概述和解释说明。
多孔碳材料作为一类具有广泛应用前景的新型材料，其独特的结构和性能使其在催化剂、能源存储与转换以及吸附分离等领域展示出巨大潜力。
然而，传统的碳材料还存在着一些问题，如比表面积低、孔径分布不均匀等。
为了克服这些限制，并进一步改善碳材料的性能，近年来引入了聚合物衍生方法和杂原子掺杂策略。
1.2 文章结构本文将按照以下结构组织内容：章节2：详细介绍聚合物衍生的杂原子掺杂多孔碳材料。
该章节包括聚合物衍生方法的概述、杂原子掺杂对碳材料性能的意义和作用以及多孔碳材料的特点和应用领域。
章节3：解释说明聚合物衍生过程及其影响因素。
在此部分中，我们将介绍聚合物衍生过程的基本步骤，并探讨不同杂原子种类对碳材料性能的影响以及衍生条件对产品性质的调控效果。
章节4：总结目前杂原子掺杂多孔碳材料制备策略的研究现状。
我们将分别总结硬模板法、软模板法和其他制备方法在制备杂原子掺杂多孔碳材料方面的研究进展，为读者提供一个全面了解该领域最新进展的综述。
章节5：结论部分对主要研究结果进行总结，并指出存在的问题并提出未来可能的研究方向和展望。
1.3 目的本文旨在系统地介绍聚合物衍生的杂原子掺杂多孔碳材料，并深入解释说明其制备过程中影响因素和相关研究现状。
通过本文的阐述，读者可以更好地理解该领域内多孔碳材料及其应用，同时也为今后在该领域进行更深入的研究提供参考。
2. 聚合物衍生的杂原子掺杂多孔碳材料2.1 聚合物衍生方法概述聚合物衍生方法是制备杂原子掺杂多孔碳材料的关键步骤之一。
该方法利用聚合物作为前驱体，在高温条件下进行热解或碳化处理，从而形成具有丰富孔结构和掺杂原子的多孔碳材料。
常用的聚合物包括聚苯胺、聚氨酯、聚乙烯等。
2.2 杂原子掺杂的意义和作用杂原子掺杂是指在多孔碳材料结构中引入非碳元素，如氮、硫、氧等。
玉米芯制备多孔碳材料的研究进展玉米芯作为一种廉价且易得的农业废弃物，在二十一世纪初期开始引起了人们的广泛关注。
通过科学的利用和综合开发，可以将其转化为高附加值的贵重物质。
在多孔材料的制备中，玉米芯也成为了一种重要的源材料。
本文将对玉米芯制备多孔碳材料的研究进展进行概述。
一、玉米芯做多孔碳材料的原理玉米芯中的纤维素、赖氨酸和天然油脂等成分，都可以用于制备多孔碳材料。
其中，纤维素是一种天然多糖，是多孔碳材料制备的主要成分。
在氧化过程中，纤维素被氧化成为含有羧基、酮基等官能团的物质，这些官能团与金属离子配对形成的化合物是多孔碳材料制备的有效前驱体。
经过一系列的处理步骤，玉米芯原料中的纤维素可以被转化为多孔的碳材料。
而多孔碳材料的介孔和微孔结构，也可以通过控制碳化条件、处理温度和时间等参数来实现。
此外，玉米芯中的赖氨酸和天然油脂的添加，可以提高多孔碳材料的比表面积和孔容。
二、玉米芯做多孔碳材料的制备方法玉米芯做多孔碳材料的制备方法可以分为物理法和化学法两种。
以下是常用的几种方法。
（一）热解法在高温下，玉米芯中的天然油脂和纤维素进行热解，生成碳化物和气体。
气体的流失会形成多孔结构，从而形成多孔碳材料。
这种方法不需要添加任何外源性材料，成本低廉。
但是，由于碳化程度不同，孔径大小和分布不均匀。
（二）化学活化法化学活化是指在玉米芯原料中加入化学活化剂，如盐酸、磷酸等，在高温下进行反应。
化学活化剂会引起纤维素的部分脱羧和脱水，从而形成孔洞。
这种方法可以控制孔径大小、孔洞分布和比表面积。
此外，还可以在化学活化的基础上，引入不同的气氛，如氮气、空气、二氧化碳等，以形成不同性质的多孔碳材料。
（三）物理活化法物理活化法也称为炭黑活化法，是指在高温下，将玉米芯原料中的纤维素表面和内部吸附了物质的碳吸附剂进行脱附作用，形成多孔结构。
这种方法在保留原材料性质的同时，可以得到亚浓缩的多孔碳材料。
三、多孔碳材料的应用多孔碳材料作为一种高比表面积的材料，具有很多优良的性质，可以应用于环境治理、电化学储能、分离纯化等领域。
