ZIF基多孔炭的可控合成

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:speee
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
面对化石能源短缺和环境污染严重的双重压力,开发新型材料以实现能源储存和转化,逐渐成为研究人员关注的焦点。多孔炭是指以碳质材料结构基元堆叠形成的具有不同孔结构的碳质材料,具有丰富的孔结构、表面化学结构(即表面官能团),高的导电导热性能以及良好的化学稳定性;并且其孔径可调、孔道可控、比表面积大,已被广泛应用于吸附分离、催化、电子、能源等诸多领域。因而,近年来多孔炭的制备及其应用方面的研究是当今研究热点之一。近年来,金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)在作为模板或前驱体制备多孔炭材料方面成为一个研究热点。其中沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)是一类典型的MOFs,既有沸石的高稳定性特点,又有MOFs的结构及功能多样性、高比表面积等特点,同时在咪唑配位基中含有丰富的氮源,使其成为制备性能优良的氮掺杂多孔炭的理想前驱体。本论文的主要研究内容及结果如下:(1)采用水热法,将硝酸锌和2-甲基咪唑以1:20的摩尔比进行反应,制备了纯相ZIF-8晶体,显著降低2-甲基咪唑用量,实现原料经济化、工艺绿色化。(2)考察了反应时间和表面活性剂添加量对合成ZIF-8晶体的影响。结果表明反应时间对ZIF-8的合成没有明显影响;表面活性剂用量与颗粒尺寸呈负相关,通过改变CTAB添加量,实现不同粒径ZIF-8颗粒的可控合成。当添加0.006wt% CTAB,水热反应6h时,得到的ZIF-8晶体粒径~500nm,热稳定温度高达600℃,比表面积约1250m2g-1,总孔容为0.72cm3g-1,其中微孔孔容占91.6%。(3)以ZIF-8多面体为前驱体,通过直接固相热解制备得到的ZIF基多孔炭材料,比表面积为800-1000m2 g-1,N含量高达9.10-28.47wt%,25 ℃,800mmHg CO2吸附值达3.64mmo1/g,表现出良好的CO2吸附性能。(4)通过对比直接固相热解ZIF-8和限域固相热解核壳结构ZIF-8@SiO2合成的ZIF基炭材料的孔结构,发现壳层Si02在热解过程中起到支撑和限域作用,能有效避免炭颗粒结构坍塌和团聚现象,故限域热解合成的多孔炭比直接固相热解合成的炭材料具有更高的比表面积(1215m2g-1)和更大的总孔容(0.93cm3g-1)。
其他文献
学位
超疏水表面由于在自清洁、防腐蚀、流体流动减阻、防结冰、强化传热等领域有着广泛的应用,关于超疏水表面的制备越来越多地引起了研究者的兴趣。特别是从仿生学的角度来构建
本研究采用化学镀自催化反应技术在20~#钢管表面制备了光亮美观和耐蚀性能良好的Ni-P-Zn合金镀层。通过正交实验确定了化学镀Ni-P-Zn的最适宜工艺件为:硫酸镍:30 g·L~(-1):次磷酸钠:16 g·L~(-1);柠檬酸三钠:86 g·L~(-1);氯化铵:50 g·L~(-1);硫酸锌:8g·L~(-1);pH 9;温度95℃。通过单因素实验考察了化学镀最适宜条件对镀速的影响,结果表明