薄壁中孔碳材料的精细控制合成

王羽 隗罡 蔡斌 朱月香 谢有畅

引用本文: 王羽, 隗罡, 蔡斌, 朱月香, 谢有畅. 薄壁中孔碳材料的精细控制合成[J]. 物理化学学报, 2011, 27(03): 729-735. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110321 shu
Citation:  WANG Yu, YU Gang, CAI Bin, ZHU Yue-Xiang, XIE You-Chang. Delicately Controlled Synthesis of Mesoporous Carbon Materials with Thin Pore Walls[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(03): 729-735. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110321 shu

薄壁中孔碳材料的精细控制合成

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20773004) (20773004)

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2011CB808702)资助 (973) (2011CB808702)

摘要:

利用γ-氧化铝为模板, 精细控制合成了一系列具有不同孔径的中孔碳材料. 在优化的条件下, 所得的碳材料具有孔径分布窄、比表面积高(>1000 m2·g-1)、孔容大(最高3.82 cm3·g-1)、中孔率高(>99%)的特点, 并且孔壁厚度仅有1-2个石墨层. 选用了三种不同来源的氧化铝为模板, 考察了模板与所得碳材料织构的相关性, 并提出用无序模板可控制备碳材料的机理. 即在碳包覆氧化铝的复合物前体中, 若碳层完整覆盖氧化铝表面并且足够强韧, 则所得碳材料可近似复制模板的孔结构, 并且碳材料的孔一部分由去除模板所生成, 另一部分来源于模板原有的孔. 据此模型对所得碳材料的孔容进行了理论计算, 其结果有力支持了上述机理.

English

    1. [1]

      (1) Han, S. J.; Sohn, K.; Hyeon, T. Chem. Mater. 2000, 12, 3337.

      (1) Han, S. J.; Sohn, K.; Hyeon, T. Chem. Mater. 2000, 12, 3337.

    2. [2]

      (2) Hartmann, M.; Vinu, A.; Chandrasekar, G. Chem. Mater. 2005, 17, 829.(2) Hartmann, M.; Vinu, A.; Chandrasekar, G. Chem. Mater. 2005, 17, 829.

    3. [3]

      (3) Zhuang, X.; Wan, Y.; Feng, C. M.; Shen, Y.; Zhao, D. Y. Chem. Mater. 2009, 21, 706.(3) Zhuang, X.; Wan, Y.; Feng, C. M.; Shen, Y.; Zhao, D. Y. Chem. Mater. 2009, 21, 706.

    4. [4]

      (4) Joo, S. H.; Choi, S. J.; Oh, I.; Kwak, J.; Liu, Z.; Terasaki, O.; Ryoo, R. Nature 2001, 412, 169.(4) Joo, S. H.; Choi, S. J.; Oh, I.; Kwak, J.; Liu, Z.; Terasaki, O.; Ryoo, R. Nature 2001, 412, 169.

    5. [5]

      (5) Nam, J. H.; Jang, Y. Y.; Kwon, Y. U.; Nam, J. D. Electrochem. Commun. 2004, 6, 737.(5) Nam, J. H.; Jang, Y. Y.; Kwon, Y. U.; Nam, J. D. Electrochem. Commun. 2004, 6, 737.

    6. [6]

      (6) Cui, X. Z.; Shi, J. L.; Zhang, L. X.; Ruan, M. L.; Gao, J. H. Carbon 2009, 47, 186.(6) Cui, X. Z.; Shi, J. L.; Zhang, L. X.; Ruan, M. L.; Gao, J. H. Carbon 2009, 47, 186.

    7. [7]

      (7) Li, L. X.; Song, H. H.; Chen, X. H. Electrochim. Acta 2006, 51, 5715.(7) Li, L. X.; Song, H. H.; Chen, X. H. Electrochim. Acta 2006, 51, 5715.

    8. [8]

      (8) Wang, D. W.; Li, F.; Liu, M.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 373.(8) Wang, D. W.; Li, F.; Liu, M.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 373.

    9. [9]

      (9) Xia, K. S.; Gao, Q. M.; Jiang, J. H.; Hu, J. Carbon 2008, 46, 1718.(9) Xia, K. S.; Gao, Q. M.; Jiang, J. H.; Hu, J. Carbon 2008, 46, 1718.

    10. [10]

      (10) Numaoa, S.; Judaia, K.; Nishijoa, J.; Mizuuchib, K.; Nishia, N. Carbon 2009, 47, 306.(10) Numaoa, S.; Judaia, K.; Nishijoa, J.; Mizuuchib, K.; Nishia, N. Carbon 2009, 47, 306.

    11. [11]

      (11) Lu, A. H.; Schüth, F. Adv. Mater. 2006, 18, 1793.(11) Lu, A. H.; Schüth, F. Adv. Mater. 2006, 18, 1793.

    12. [12]

      (12) Lee, J.; Kim, J.; Hyeon, T. Adv. Mater. 2006, 18, 2073.(12) Lee, J.; Kim, J.; Hyeon, T. Adv. Mater. 2006, 18, 2073.

    13. [13]

      (13) Liang, C. D.; Li, Z. J.; Dai, S. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 3696.(13) Liang, C. D.; Li, Z. J.; Dai, S. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 3696.

    14. [14]

      (14) Ryoo, R.; Joo, S. H.; Jun, S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7743.(14) Ryoo, R.; Joo, S. H.; Jun, S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7743.

    15. [15]

      (15) Lee, J.; Yoon, S.; Oh, S. M.; Shin, C. H.; Hyeon, T. Adv. Mater. 2000, 12, 359.(15) Lee, J.; Yoon, S.; Oh, S. M.; Shin, C. H.; Hyeon, T. Adv. Mater. 2000, 12, 359.

    16. [16]

      (16) Jun, S.; Joo, S. H.; Ryoo, R.; Kruk, M.; Jaroniec, M.; Liu, Z.; Ohsuna, T.; Terasaki, O. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10712.(16) Jun, S.; Joo, S. H.; Ryoo, R.; Kruk, M.; Jaroniec, M.; Liu, Z.; Ohsuna, T.; Terasaki, O. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10712.

    17. [17]

      (17) Lu, A. H.; Schmidt, W.; Spliethoff, B.; Schüth, F. Adv. Mater. 2003, 15, 1602.(17) Lu, A. H.; Schmidt, W.; Spliethoff, B.; Schüth, F. Adv. Mater. 2003, 15, 1602.

    18. [18]

      (18) Gierszal, K. P.; Jaroniec, M.; Liang, C. D.; Dai, S. Carbon 2007, 45, 2171.(18) Gierszal, K. P.; Jaroniec, M.; Liang, C. D.; Dai, S. Carbon 2007, 45, 2171.

    19. [19]

      (19) Kyotani, T.; Tsai, L.; Tomita, A. Chem. Mater. 1995, 7, 1427.(19) Kyotani, T.; Tsai, L.; Tomita, A. Chem. Mater. 1995, 7, 1427.

    20. [20]

      (20) Parthasarathy, R. V.; Phani, K. L. N.; Martin, C. R. Adv. Mater. 1995, 7, 896.(20) Parthasarathy, R. V.; Phani, K. L. N.; Martin, C. R. Adv. Mater. 1995, 7, 896.

    21. [21]

      (21) Cott, D. J.; Petkov, N.; Morris, M. A.; Platschek, B.; Bein, T.; Holmes, J. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3920.(21) Cott, D. J.; Petkov, N.; Morris, M. A.; Platschek, B.; Bein, T.; Holmes, J. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3920.

    22. [22]

      (22) Lin, L.; Wang, P.; Wang, S. R.; Zhu, Y. X.; Zhao, B. Y.; Xie, Y. C. Carbon 2006, 44, 3120.(22) Lin, L.; Wang, P.; Wang, S. R.; Zhu, Y. X.; Zhao, B. Y.; Xie, Y. C. Carbon 2006, 44, 3120.

    23. [23]

      (23) Inagaki, M.; Kato, M.; Morishita, T.; Morita, K.; Mizuuchi, K. Carbon 2007, 45, 1121.(23) Inagaki, M.; Kato, M.; Morishita, T.; Morita, K.; Mizuuchi, K. Carbon 2007, 45, 1121.

    24. [24]

      (24) Zhao, C. R.; Wang, W. K.; Yu, Z. B.; Zhang, H.; Wang, A. B.; Yang, Y. S. J. Mater. Chem. 2010, 20, 976,(24) Zhao, C. R.; Wang, W. K.; Yu, Z. B.; Zhang, H.; Wang, A. B.; Yang, Y. S. J. Mater. Chem. 2010, 20, 976,

    25. [25]

      (25) Xu, B.; Peng, L.; Wang, G. Q.; Cao, G. P.; Wu, F. Carbon 2010, 48, 2377.(25) Xu, B.; Peng, L.; Wang, G. Q.; Cao, G. P.; Wu, F. Carbon 2010, 48, 2377.

    26. [26]

      (26) Ng, Y. H.; Ikeda, S.; Harada, T.; Park, S.; Sakata, T.; Mori, H.; Matsumura, M. Chem. Mater. 2008, 20, 1154.(26) Ng, Y. H.; Ikeda, S.; Harada, T.; Park, S.; Sakata, T.; Mori, H.; Matsumura, M. Chem. Mater. 2008, 20, 1154.

    27. [27]

      (27) Shi, L. M.; Yao, J. F.; Jiang, J. L.; Zhang, L. X.; Xu, N. P. Microporous Mesoporous Mat. 2009, 122, 294.(27) Shi, L. M.; Yao, J. F.; Jiang, J. L.; Zhang, L. X.; Xu, N. P. Microporous Mesoporous Mat. 2009, 122, 294.

    28. [28]

      (28) Morishita, T.; Tsumura, T.; Toyoda, M.; Przepiórski, J.; Morawski, A. W.; Konno, H.; Inagaki, M. Carbon 2010, 48, 2690.(28) Morishita, T.; Tsumura, T.; Toyoda, M.; Przepiórski, J.; Morawski, A. W.; Konno, H.; Inagaki, M. Carbon 2010, 48, 2690.

    29. [29]

      (29) Wang, Y.; Lin, L.; Zhu, B. S.; Zhu, Y. X.; Xie, Y. C. Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 6560.(29) Wang, Y.; Lin, L.; Zhu, B. S.; Zhu, Y. X.; Xie, Y. C. Appl. Surf. Sci. 2008, 254, 6560.

    30. [30]

      (30) Groen, J. C.; Peffer, L. A. A.; Pérez-Ramírez, J. Microporous Mesoporous Mat. 2003, 60, 1.(30) Groen, J. C.; Peffer, L. A. A.; Pérez-Ramírez, J. Microporous Mesoporous Mat. 2003, 60, 1.

    31. [31]

      (31) Lin, L.; Lin, W.; Zhu, Y. X.; Zhao, B. Y.; Xie, Y. C.; Jia, G. Q.; Li, C. Langmuir 2005, 21, 5040.

      (31) Lin, L.; Lin, W.; Zhu, Y. X.; Zhao, B. Y.; Xie, Y. C.; Jia, G. Q.; Li, C. Langmuir 2005, 21, 5040.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1149
  • 文章访问数:  2936
  • HTML全文浏览量:  15
文章相关
  • 发布日期:  2011-03-03
  • 收稿日期:  2010-10-12
  • 网络出版日期:  2011-02-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章