熱分析論文熱重分析方法在吸附科學中的應用——以介孔碳材料為例-資料下載頁
2025-06-04 08:27本頁面
【正文】 成。它是一種新型的納米結構材料，具有孔道呈六方有序排列、大小均勻、孔徑可在 210nm 范圍內連續(xù)調節(jié)、比表面積大、易于有機分子的擴散、酸度可調整等特點，逐漸在催化領域顯示出十分誘人的前景。 MCM41 和 SBA15 的氮氣吸附圖和孔徑分布圖如下： 煅燒后的樣品在 77K 下氮氣的吸 脫附等溫線： a MCM41 b SBA15 由圖可知， MCM41 和 SBA15 的吸附等溫曲線均為 IV 型，計算所得材料的比表面積、孔徑和孔容見 上 表?？芍玫谋缺砻娣e SBET分別為（ a） 998m2/g和 932m2/g，并且由 XRD 所得的晶格參數越大，其孔道直徑越大，與 BET 計算結果一致。 文獻 2：硬模板法合成介孔分子篩 CMK1[2] 介孔分子篩 CMK1 是第一種被合成的介孔碳材料，它是以 MCM48 為硬模板合成的有序介孔材料。 CMK1 的氮氣吸附等溫圖 和孔徑分布圖 如下： 實驗發(fā)現，在孔徑大小為 3nm 時，發(fā)生了毛細凝聚現象。 孔徑分布采用 BJH模型計算。微孔的總孔容大小為 cm3/g，通過孔徑分析發(fā)現微孔在模板移除的時候形成。 CMK1 具有很大的比表面積， SBET 為 1380m2/g，由此可見 CMK1是很有潛力的催化介質。 文獻 3： 硬模板法合成介孔碳材料 C3N4[3] 類石墨相氮化碳 gC3N4 是室溫下最穩(wěn)定的相，具有無毒和可見光響應（半導體帶隙 ）等性質，使其在催化領域具有很廣闊的應用前景。 gC3N4以其光催化活性高、穩(wěn)定性好、原料價格便宜、尤其是不含金屬這一突出優(yōu)點，使它成為一種新型的光催化劑，特別是在光還原水制取領域有重大的研究價值。 介孔碳材料 C3N4的氮氣吸附圖 如下 ： 由圖譜可知， 介孔碳材料 gC3N4的吸附等溫曲線為 IV型。 位于 P/P0=~間的 B 點為等溫線的第一個陡峭部分，它表示單分子層飽和吸附量。經過一段時間的飽和吸附后，隨著壓力的不斷增加，到達 C 點后 C3N4開始進行多層吸附。在 C3N4進行吸附和脫附時會形成滯后環(huán)，即吸附量隨平衡壓力增加時測得的吸附分支和壓力減小時測得的脫附分支不相重合，形成環(huán)狀。這是由于在相應的相對壓力下有毛細凝聚現象的發(fā)生導致了吸附的不可逆性的產生 。隨著模板濃度的增加， C3N4的比表面積不斷變大，計算出來在 86~440 m2/g之間。 B C 文獻 4：膠體印刻法合成介孔石墨碳材料 [4] 石墨碳材料的氮氣吸附圖和孔徑分布圖如下： 從圖中可以看出， 3 個不同樣品的氮氣吸附等溫線都存在遲滯現象，而且都為 H1 型遲滯回線，表明在介孔中發(fā)生了毛細凝聚。而且有趣的是這三個樣品的氮氣吸附線和脫附線相互平行，且垂直于 X 軸，這表明材料中存在均一的球形介 孔團聚，同時孔徑分布較窄。 這一結果與實驗得到的 TEM 圖相吻合。由曲線得到的材料的比表面積、孔容和孔徑如下： 文獻 5：一種新型的介孔碳分子篩 CMTS9[5] 由于 CMTS9 具有較大的 BET 比表面和較窄的孔分布，因此介孔碳分子篩CMTS9 具有較常規(guī)電極材料活性炭更優(yōu)越的電化學性質，從而可 能成為一種潛在的電極材料。石墨碳材料的氮氣吸附圖和孔徑分布圖如下： 樣品的比表面積、孔徑和孔容見下表： 由圖 4(A)可見，樣品 CMTS9具有典型的介孔材料 IV型吸附 脫附等溫線。在相對壓力為 ～ 內吸附量迅速增加，表明 CMTS9 具有孔徑分布均一的介孔。圖 4(B)是 CMK3 的氮氣吸附等溫線，也是典型的 IV型吸附 脫附等溫線。由圖 4(B)可見， CMK3 的孔分布較 CMTS9 的孔分布寬。 表 1 列出了 各個 樣品 的比表面、孔容、孔徑等參數分析結果。 由表 1 可見，樣品 CMTS9 和 CMK3 的 BET 比表面分別為 1880 m2 /g和 1503 m2/g，可見CMTS9 的 BET 比表面遠大于 CMK3 的 BET 比表面；樣品 CMTS9 和 CMK3的孔徑分別為 nm 和 nm， CMTS9 的孔徑明顯大于 CMK3 的孔徑，與XRD 分析結果一致。 樣品 CMTS9 較大的比表面、孔徑以及較窄的孔分布等優(yōu)點在吸附分離、催化劑載體以及電極制造和能量儲存等方面有更優(yōu)于 CMK3 的潛在應用。 參考文獻： [1] Barbosa M N, Araujo A S, Galv227。o L P F C, et al. Carbon dioxide adsorption over DIPA functionalized MCM41 and SBA15 molecular sieves[J]. Journal of thermal analysis and calorimetry, 2021, 106(3): 779782. [2] Ryoo R, Joo S H, Jun S. Synthesis of highly ordered carbon molecular sieves via templatemediated structural transformation[J]. The Journal of Physical Chemistry B, 1999, 103(37): 77437746. [3] Goettmann F, Fischer A, Antonietti M, et al. Chemical Synthesis of Mesoporous Carbon Nitrides Using Hard Templates and Their Use as a Metal‐ Free Catalyst for Friedel–Crafts Reaction of Benzene[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2021, 45(27): 44674471. [4] Li Z, Jaroniec M, Lee Y J, et al. High surface area graphitized carbon with uniform mesopores synthesised by a colloidal imprinting method[J]. Chemical Communications, 2021 (13): 13461347. [5] 孫永安 , 賈美林 . 一種新型介孔碳材料的合成與表征 [J]. 吉林大學學報 : 理學版 , 2021, 46(6): 11971201.
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