以多羧基阴离子表面活性剂为模板剂合成非层状相介孔四氧化三钴、在温和的条件下合成介孔四氧化三钴纳米晶和以脲醛树脂为前驱体合成介孔碳

摘要

近年来，由于非硅基介孔材料在某些领域具有巨大的应用前景，受到了人们的特别关注。例如，介孔Co3O4和介孔碳材料。
　　 四氧化三钴材料是一种重要的磁性P型半导体材料，被发现在气体传感，太阳能工程，可充电锂电池等方面具有很大的应用前景。特别是2000年，Tarascon和他的同伴首次将纳米级氧化钴作为负极材料应用于锂离子电池以来，人们对四氧化三钴进行了广泛的研究，各种结构的纳米四氧化三钴被成功的制备。
　　 纳米多孔碳材料具有优良的化学，物理和热稳定性，是非常好的能源转换和存储材料。其中，介孔碳作为电极材料引起了人们的广泛关注，由于它具有很高的比表面积，和非常丰富的、用于进行快速传质和离子扩散的孔结构。
　　 本文我们主要进行了非层状介孔Co3O4和介孔碳的合成研究，具体内容如下：
　　 1.我们合成了正十八烷基-N-亚氨基二乙酸(SHIDA)、正十二酰基-N-(二羧甲基氨基乙基)-N-(羧基甲基氨基乙基)胺(TCA)和正十二酰基-N，N-二-(二羧甲基氨基乙基)胺(FCA)三种表面活性剂。分别以月桂酸、SHIDA和TCA为模板剂合成了介孔氧化钴，研究了表面活性剂所含羧基数目对其结构的影响。结果显示以TCA为模板剂合成的介孔氧化钴为非层状相，这与Israelachvili提出的分子堆积参数决定介观结构的理论相一致。另外，考察了烧结条件对样品结构的影响，并对控制烧结的样品进行了电化学性能的测试，结果显示其在锂离子电池方面具有很大的应用潜力。
　　 2.在此，我们介绍了一种经济、温和条件下合成介孔四氧化三钴纳米晶的方法。并且研究了溶液pH值对材料结构的影响。
　　 3.我们以脲醛树脂为前驱体、三嵌段共聚物F127为结构导向剂，通过溶剂挥发诱导自组装战略成功的合成了介孔碳。同时，考察了烧结温度对样品结构的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1介孔材料的定义

1.2介孔材料的结构特点

1.3介孔材料的分类

1.4介孔材料的合成

1.4.1介孔材料的合成机理

1.4.2介孔材料的制备方法

1.4.3介孔材料合成的特点

1.4.4介孔体系中常用的表面活性剂

1.4.5介孔材料的组装体系

1.5介孔材料的表征

1.6非硅基介孔材料

1.6.1金属硫化物

1.6.2金属氧化物

1.6.3介孔碳

1.7选题依据

1.8课题内容

参考文献

第二章新型表面活性剂的合成

2.1新型表面活性剂的设计

2.2实验试剂及仪器

2.3 SHIDA的合成

2.4 TCA的合成

2.5 FCA的合成

2.6小结

参考文献

第三章以TCA为模板剂合成非层状的介孔Co3O4

3.1 引言

3.2实验试剂及仪器

3.3介孔氧化钴的制备

3.4实验结果与讨论

3.5小结

参考文献

第四章以甲基丙烯酸为模板剂合成介孔Co3O4纳米晶

4.1引言

4.2实验试剂及仪器

4.3介孔纳米晶的制备

4.4实验结果与讨论

4.5 小结

参考文献

第五章以脲醛树脂为前驱体合成介孔碳

5.1引言

5.2实验试剂及仪器

5.3介孔碳的制备

5.4实验结果与讨论

5.5小结

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢