鐵催化劑對介孔碳石墨化和磁性功能化的研究.pdf

1、有序介孔碳納米材料由于其表面的化學惰性、熱穩(wěn)定性、均一可調(diào)的孔徑、大的比表面積和孔體積等優(yōu)點,在新型儲能材料、催化劑載體、吸附劑、生物醫(yī)藥等方面引起了廣泛的關注。本文以介孔碳為研究對象,從石墨化和磁性兩個角度出發(fā),以三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO為模板,多元體系共組裝的方法,合成了具有部分石墨化的介孔碳和鐵基磁性介孔碳催化劑。所得材料分別應用于電化學性能測試和催化性能測試,分別表現(xiàn)出很好的電容器性能和催化活性。
　　 全文共

2、分三章,第一章為文獻綜述,主要介紹了介孔碳、石墨化碳和磁性碳材料的發(fā)展以及研究現(xiàn)狀。
　　 第二章介紹了以三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO為結構導向劑,以低分子量的酚醛樹脂為碳源,以Fe2O3為催化劑,以氧化硅為助劑合成了具有部分石墨化的介孔碳材料。小角XRD和氮氣吸附／脫附等溫線表明,所得材料具有二維六方介觀結構,均一的雙孔結構(約1.5和6.4 nm),大比表面積(～1300 m2／g),大孔體積(～1.50 cm3／g)

3、。廣角XRD表明由于Fe2O3催化劑和氧化硅助劑的加入,促進了材料石墨化結構的形成。Raman譜圖表明石墨化的sp2碳結構增強。TEM表明材料具有部分石墨化的介孔結構。材料的石墨化程度與碳化溫度、材料中氧化硅助劑和氧化鐵的含量有關。材料中鐵組分的含量太高,會比較容易團聚形成鐵單質(zhì),從而使具有催化作用的Fe2O3的量減少；材料中鐵組分含量太低,Fe2O3的量少也起不到催化作用。因此只有適合催化含量的Fe2O3存在時,才能形成部分石墨化的介

4、孔碳材料。用部分石墨化的介孔碳材料做成的電極,在KOH電解液中進行電化學測試,即使在200 mV／s的高掃速下仍能保持理想電容的特性,得到近似矩形的循環(huán)伏安曲線,并且具有大的電容155 F／g。因此該方法可以廣泛應用與合成具有石墨化的介孔結構。
　　 第三章介紹了鐵基磁性介孔碳材料的合成及其在催化中的應用。所得的鐵基催化劑具有二維六方結構,高的比表面積(約360 m2／g),大的孔容(0.41 cm3／g),用NaOH溶液溶掉材

5、料中的氧化硅后,可以得到具有更高比表面積和大孔容的磁性材料(約1800 m2／g和1.70 cm3／g)。合成過程中改變加入硝酸鐵的量可以調(diào)節(jié)材料磁性的大小(Ms=1.6,5.9,7.6 emu／g)。所得材料應用于雙氧水氧化苯酚的反應中,分別討論了以該材料為催化劑,反應時間、反應溫度、催化劑的用量、苯酚與雙氧水投料比、材料的比表面積對該化學反應影響。該材料在雙氧水氧化苯酚反應體系中,表現(xiàn)出很高的催化活性,反應可以在很短的時間內(nèi)達到平衡