自组装路线合成新型介孔碳及杂化碳材料

摘要

利用超分子有序聚集体为模板已经成功合成出具有不同介观结构的无机固体材料。目前利用超分自组装合成有序介孔聚合物和介孔碳的研究不断深入，同时使得对表面惰性的介孔碳材料进行功能化及形貌控制成为新的热点。 本文利用超分子自组装路线合成新型介孔碳，研究其结构与形貌；合成杂化介孔碳及复合材料，探讨其初步应用。 全文共分六章，第一章为文献综述，主要介绍了超分子模板法合成介孔聚合物和介孔碳材料的研究现状。 第二章介绍了利用直接三嵌段共聚物有机-有机自组装过程合成氟功能化介孔碳。有机前驱物为苯酚，功能单体对氟苯酚和甲醛，有机结构导向剂为三嵌段共聚物F127。XRD，TEM，Raman，FT-IR和氮吸附表明，经900℃高温碳化后的氟功能化介孔碳具有高度有序的介孔结构，大比表面积(693-998m2/g)和孔容(0.43-0.70cm3/g)，均一的孔径(3.0-4.3nm)，以及C-F共价键。二维六方和三维体心立方介观结构可以通过调节对氟苯酚和苯酚或者苯酚和三嵌段共聚物的比值得到。与裸电极，纯介孔碳FDU-15修饰电极相比氟化介孔碳修饰电极显示了较高的电子传递速率。该结果进一步表明氟化介孔碳材料在电催化等方面具有潜在应用前景。 第三章主要介绍了高二氧化钛含量介孔C-TiO2复合材料的合成。采用直接三嵌段共聚物为模板，“酸碱对”(TiCl4，Ti(OC4H9)4)为钛源，甲阶酚醛树脂为碳源，合成有序介孔碳/氧化钛纳米晶复合材料。复合材料具有高比表面积(207-274m2/g),大孔容(0.15-0.25cm3/g)，均一的孔径(3.2-4.3nm)和高结晶度的锐钛矿纳米晶墙壁，纳米晶锐钛矿由无定型碳粘连。二氧化钛的含量高达87wt％。介孔碳/二氧化钛纳米晶复合材料能有效负载蛋白。 第四章研究了表面活性剂复配体系对介孔碳介观结构以及宏观形貌的影响。考察了两亲性表面活性剂F127和反相25R4复配体系对介观结构和宏观形貌的影响。随着体系中25R4含量的增加，VH/VL值降低，所得介孔材料介观相由三维体心立方向二维六方转变，宏观形貌从瓦片状向卷曲层状转变。 第五章介绍了在有机碱TPAOH存在下，介孔碳/二氧化硅复合材料原位晶化直接合成得到负载型Silicalite-1/mesoC材料。微米级的Silicalite-1晶粒均匀分布在介孔碳表面，负载量可达20wt％。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：本论文中涉及到的专业名词的缩写说明

声明

第一章前言

1.1概述

1.2介观液晶相

1.3介孔碳和介孔聚合物的合成

1.4直接合成（Direct Synthesis）

1.5介孔碳材料形貌控制

1.6选题依据与研究方案

第二章氟化介孔碳的合成与应用

2.1引言

2.2原料与试剂

2.3实验部分

2.4结果与讨论

2.5本章小结

第三章有序介孔C-TiO2纳米复合材料的合成

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章表面活性剂混合体系合成介孔聚合物和介孔碳

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章负载型Sillicalite-1/介孔碳材料的合成

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4本章小结

总结

致谢

参考文献：

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