【文章內(nèi)容簡介】 木炭直接用作吸附劑的研究正受到廣泛關(guān)注。其原因是制造木炭時只需炭化而不必活化，且原料除闊葉樹外也可用間伐的針葉樹及建筑、包裝廢材，故價格比活性炭便宜。其次是將木質(zhì)廢棄物燃燒處理時會產(chǎn)生大量使地球變暖的二氧化碳，而制成木炭則可大大減少其生成，同時使用后的木炭還可返回土壤中作土壤改良劑。 介孔材料的制備方法有序介孔材料是一類新型的納米材料，其特點是孔徑分布范圍窄并排列有序，具有高比表面積、孔容積大以及較高的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，在作為精細化學品催化劑和生物大分子吸附分離等方面以及光、電、磁等功能材料領域具有廣泛的應用。1992年首次報道六方有序孔道MCM41的合成，曾引起國際上各相關(guān)領域科學家的極大關(guān)注，隨后合成出的MCM48為立方結(jié)構(gòu)，并以三維的孔系統(tǒng)為特征，與MCM41相比，除共性外還不斷發(fā)現(xiàn)一些特性，如MCM48固定的細胞色素C在幾個月內(nèi)還保持氧化還原活性；用MCM48作模板合成孔道有序的介孔碳孔徑為213nm，但用MCM41只能得到微孔碳材料。介孔分子篩的穩(wěn)定性是影響應用的主要因素，而合成分子篩的過程參數(shù)，模板劑種類均對它們的穩(wěn)定性有非常重要的影響。雙子表面活性劑是用聯(lián)接基團將傳統(tǒng)的表面活性劑通過化學鍵聯(lián)接起來的一類新型的表面活性劑它特殊的分子結(jié)構(gòu)，比相應的傳統(tǒng)表面活性劑的臨界膠束濃度（critical micelle concent ration）低1～2個數(shù)量級，能大大降低水的表面張力，低濃度就表現(xiàn)出流變性、增溶性好及纖維狀膠束等，因此它是合成分子篩模板劑首選對象。模板技術(shù)在分子篩合成研究中一直占有非常重要的地位。早先微孔分子篩合成過程中以離子（如Ca2+）作模板，它們存在于分子篩骨架結(jié)構(gòu)的籠結(jié)構(gòu)的特定位置，作為分子篩的重要組成部分，它們既起到平衡晶格電荷的作用，同時又起到擴張孔道的作用。1992年，Mobil[33]科學家們的研究工作使超分子模板技術(shù)步入它的黃金階段，作為形狀印記（離子印跡、分子印跡、超分子印跡、微生物印跡、宏觀印跡等）的一個重要組成部分，模板法制備介孔分子篩得以蓬勃發(fā)展。隨后，液晶模板、乳液模板、乃至細菌模板等模板技術(shù)在介孔分子篩的制備中得到廣泛應用。介孔分子篩的特點可歸納為：以表面活性劑分子聚集體為模板，通過表面活性劑分子聚集體和無機物種之間的界面組裝過程實現(xiàn)對介觀圖式結(jié)構(gòu)的剪裁。其中涉及Solgel化學、主客體模板化學、超分子化學。介孔分子篩的結(jié)構(gòu)和性能介于無機分子篩（如沸石分子篩）之間。它具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)和無定形SiO2 組成的孔壁，其規(guī)整性表現(xiàn)在XRD譜圖上具有典型的晶體結(jié)構(gòu)衍射峰，但不同于一般晶體的是這些衍射峰出現(xiàn)在1～8186。的小角范圍內(nèi)，對應的類晶體結(jié)構(gòu)介于納米尺度，較普通晶體大得多。模板技術(shù)可用于制備窄孔徑分布的催化、分離、吸附、層析和過濾材料。利用模板技術(shù)制備具有孔徑均一、分布規(guī)整的晶體可以用作納米反應器，太陽能收集器，定量控制裝置以及用作X射線或者中子的微聚焦鏡。由于材料的介觀結(jié)構(gòu)與主要功能由模板決定，只要選擇合適的模板和基質(zhì)物種及制備工藝（考慮模板和基質(zhì)物種的相互作用關(guān)系及其影響因素），就能控制材料的特性及結(jié)構(gòu)的表達，從而實現(xiàn)人工控制材料特性的目的，滿足人們對特異性材料的需求。另外，模板技術(shù)源于生物礦化過程，隨著人們對組裝過程認識的不斷深入，人們必然加深對生物礦化過程乃至生命過程的理解，最終指導有意識的合成人們所需要的仿生材料。　模板法合成OMC的特點(1) 模板法合成OMC的條件：第一、主體材料應具有聯(lián)結(jié)的孔道；第二、主體材料本身不僅要具有均一的外貌，而且應具有很好的熱穩(wěn)定性來避免合成過程中使用的高溫（1000℃左右）和后處理（使用HF或NaOH溶去二氧化硅）對最終介孔炭材料的形貌的影響。(2) 模板法合成的OMC的結(jié)構(gòu)正好與主體材料結(jié)構(gòu)相反，因此主體材料的壁厚決定OMC的孔徑大小，OMC的孔徑一般在10nm以下。 OMC的制備方法兩步法是模板法合成OMC最常用的方法，即先合成硅基介孔分子篩，再以其為模板將碳前驅(qū)體（有的需要孔內(nèi)單體聚合）灌入其孔道中，形成納米有機物/硅復合材料，然后經(jīng)過高溫炭化及模板消除技術(shù)最終獲得孔道高度有序排列的介孔炭材料。碳前驅(qū)體的填充路徑有兩種：液相浸漬和化學氣相沉積。(1) 液相浸漬法液相浸漬法是將碳前驅(qū)體以溶液的形式填充到模板的介孔中，然后通過炭化和酸處理工藝獲得OMC的方法。如Ryoo[34]等在合成CMK1介孔炭時，以蔗糖為碳前驅(qū)體，分子篩MCM48為模板，將MCM48首先浸入到蔗糖的硫酸溶液中，為了獲得完全的碳前驅(qū)體填充，須對MCM48進行反復浸漬—干燥—433K熱處理，然后將干燥產(chǎn)物在低壓或惰性氣體保護下加熱到1100℃炭化，這時蔗糖在硫酸的催化作用下轉(zhuǎn)化為炭，最后通過氫氧化鈉/乙醇稀溶液或質(zhì)量分數(shù)48%HF溶液在100℃下溶解脫除模板獲得最終產(chǎn)物,所得的樣品具有明顯的小角X射線衍射峰，說明材料具有有序的介觀排列。Fuertes [35]考察了填充程度對介孔炭孔道結(jié)構(gòu)的影響，他們認為當硅孔道被完全填充時將得到單孔隙介孔炭，孔徑約3nm，這類孔來源于氧化硅壁；當硅孔道被部分填充時得到雙孔隙介孔炭，一類孔來源于氧化硅壁，孔徑約3nm，另一類來源于未填充的硅孔間合并，孔徑約18nm，因此僅僅使用一種硅模板就可合成出不同尺寸的介孔炭。液相浸漬法存在一突出的缺點即工藝復雜，它通過液態(tài)分子擴散來實現(xiàn)孔內(nèi)填充，為達到孔內(nèi)分子的緊密堆積，須反復進行浸漬—干燥處理，顯然需要的時間長，而且很難保證填充效率及重復性。(2) 化學氣相沉積法（Chemical Vapor Deposition，CVD）化學氣相沉積法[36]是一種或多種氣體化合物通過高溫下的化學反應形成新的物質(zhì)，并在惰性固體表面沉積析出的方法，如利用低分子量的碳氫化合物在高溫下熱解產(chǎn)生炭沉積在預成型體孔內(nèi)。它的特點是模板孔道中的炭量易控制，填充效果好，能阻止微孔的形成。Zhang[37]采用催化化學氣相沉積技術(shù)將單體乙烯與含鈷的SBA15直接接觸聚合形成聚合物/分子篩復合物，再經(jīng)熱解炭化和酸溶過程得到炭物質(zhì)，此物質(zhì)具有典型介孔特征。 有序介孔炭的發(fā)展前景及研究意義有序介孔材料是一類新型的納米結(jié)構(gòu)材料[3839]，其特點是孔道大小均勻、排列有序、孔徑可以在2～10nm范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而將分子篩的規(guī)則孔徑從微孔拓展到介孔領域，同時具有高的比表面積和墻厚，以及較高的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，載吸附、分離、催化等方面以及光、電、磁等領域[40]具有廣闊的應用前景。此外，由于有序介孔材料具有規(guī)則可調(diào)的納米級孔道結(jié)構(gòu)，可以作為納米粒子的微反應器，從而為人們從微觀角度研究納米材料的小尺寸效應、表面效應以及量子效應等奇特性能提供了重要基礎。而以蔗糖為炭前驅(qū)體，介孔氧化硅SBA15為模板制備介孔炭的相關(guān)研究報道尚少。本實驗分別以三嵌段共聚物表面活性劑為模板正硅酸乙酯為硅源在不同溫度下合成不同孔徑的氧化硅SBA1540，SBA1570和