多孔碳材料的研究进展ppt课件

多孔碳材料最近研究进展多孔碳材料最近研究进展1、碳源/方法[1]Gao等人利用海苔为生物质原料，在500℃下碳化，之后利用铝酸钠作为活化剂，在500-900℃下反应，最后盐酸和水洗得到了孔径分布集中在1nm和2nm的微孔-介孔碳材料，该材料BET比表面积和孔体积分别为1374.3m2/g和1.150cm3/g。

以酸性大红作为吸附质，对合成介孔碳进行吸附研究，根据朗格缪尔模型，介孔碳对酸性大红的饱和吸附量达1000mg/g。

(Yuan Gao, et al. Chemical Engineering Journal,274(2015)76-83)[2] Akshay Jain等人以洋姜杆作为生物质原料，利用ZnCl2活化法，制备碳材料，在制备过程中加入H2O2，H2O的加入能够使得材料介孔性增强，并通过调节ZnCl2和H2O2的添加比例，得到了孔径集中在20-50nm 的双介孔活性炭，该碳材料对水中罗丹明B的饱和吸附量达714mg/g。

(Akshay Jain, et al. Chemical Engineering Journal,2015,273:622-629)[3]Yang等人利用柠檬酸钙在高温700-1000℃下，分解生成碳酸钙、氧化钙和具有介孔结构的碳材料。

把钙溶解在盐酸中形成可回收的氯化钙溶液，该溶液先与氢氧化钠反应，然后加入柠檬酸形成可回收的柠檬酸钙，从而实现钙模板的回收利用。

该方法在得到性能较好的介孔碳材料时，避免了二氧化硅等模板脱除造成的化学资源浪费和可能带来的严重环境问题，是一种合成介孔碳材料的绿色新方法。

(Yang J, et al. Microporous Mesoprous Mater.,2014,183(1):91-98)[4]Feng等人以壳聚糖溶液为原料、三嵌段两亲共聚物F127 为软模板，采用一步法合成多孔碳材料，考察了复配溶液pH 值及碳化温度等条件对材料孔结构、比表面积等的影响。

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。

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。

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。