多孔材料造孔模板剂种类
多级孔制备方法
多级孔制备方法"多级孔制备方法"通常指在材料中形成多级孔结构的方法。
这些孔结构可以用于吸附、分离、催化等应用。
以下是一些常见的多级孔制备方法:1.溶剂挥发法(Solvent Evaporation Method):●这是一种常见的制备多孔材料的方法。
它涉及将溶解在溶剂中的聚合物或材料溶液滴加到非溶剂中,形成胶体颗粒,最后通过溶剂的挥发形成孔洞结构。
2.硬模板法(Hard Templating Method):●使用硬模板制备多孔材料是一种有效的方法。
这涉及到使用具有所需孔洞结构的硬模板,然后通过浸渍、沉积或聚合来形成材料。
最后,通过去除硬模板,留下多孔结构。
3.软模板法(Soft Templating Method):●与硬模板法不同,软模板法使用软模板,通常是表面活性剂、乳化剂或高分子结构。
通过自组装或模板引导的方法,在软模板的作用下形成多孔结构。
4.溶胶凝胶法(Sol-Gel Method):●溶胶凝胶法是一种制备无机多孔材料的常见方法。
这种方法涉及将溶胶(可溶的液体或固体)通过凝胶化形成网络结构,最后通过热处理形成多孔材料。
5.气凝胶制备法(Aerogel Synthesis):●气凝胶是一种极轻且多孔的材料,通常通过溶胶凝胶法制备,然后通过超临界干燥(Supercritical Drying)来制备气凝胶。
6.自组装法(Self-Assembly Method):●利用分子自身相互作用力的方法,通过分子间的自组装形成孔洞结构。
这可以通过表面活性剂、胶体颗粒等实现。
7.模板剥离法(Template Dissolution Method):●在制备材料时,使用可溶的模板,最后通过将模板溶解来形成多孔结构。
这个方法适用于有机-无机混合材料。
8.电化学腐蚀法(Electrochemical Etching):●在电化学腐蚀法中,通过在材料表面施加电势,通过腐蚀或沉积的方式形成孔洞结构。
关于多孔固体(介孔)的介绍
一、一些关于多孔材料研究方面的背景及我们材料的合成、结构和优势根据国际纯粹与应用化学联合协会( IUPAC)的定义,多孔材料划分为微孔(孔径< 2 nm)材料、介孔(孔径在2-50 nm)材料和大孔(孔径> 50 nm)材料。
多孔材料的发展有个过程:(1)微孔是重要的催化和吸附材料,传统的沸石分子筛属于微孔材料,微孔分子筛材料在各种有机反应中可作为酸催化剂、碱催化剂和氧化还原催化剂,已广泛应用于各种石化工业中。
换句话说微孔已经有相当长的研究和应用历史,现在也有许多新研究、新结构材料在开发;(2)由于微孔分子筛材料孔径尺寸小于2 nm,一些大分子的物质不能进入其孔腔发生反应或在孔腔内产生的大分子不能快速逸出,从而大大地限制了其对有机大分子的催化与吸附等方面的应用范围。
近年来,多孔材料领域发展的一个重要方向正向比微孔材料孔径增大的介孔材料方向转变。
有序化的介孔材料是在20世纪90年代发展起来的一类新型分子筛,十多年来,有序介孔材料的研究以及相关的延伸领域得到了飞速的发展。
但其标志性的工作是1992年由美国的Mobil公司的科学家首次在Nature杂志上报道的采用烷基季铵盐(十六烷基三甲基溴化铵)型表面活性剂为模板,合成出孔道直径范围为2~10 nm的有序介孔材料,在化学和材料科学界引起了极大的反响,标志着介孔材料的真正诞生。
这是沸石分子筛合成史上的又一次重大突破,也是材料合成史上的一次飞跃。
他们成功地开发出一类有序介孔材料,称之为M41S系列(MCM-41、MCM-48、MCM-50)介孔分子筛材料。
M4lS系列材料具有规整的介孔结构。
孔径根据合成条件的不同可以在2~5 nm之间调节,按有序孔道的形状可分为六方有序孔道排列的MCM-41、立方有序孔道排列的MCM-48和层状排列的MCM-50[2,3]。
其结构如图1.1。
图1.1 M41S系列介孔材料结构简图Fig. 1.1 Illustrations of mesoporous M41S materials从图1.1可以看出,MCM-41具有六方对称性的二维孔道排列,MCM-48具有三维螺旋交叉孔道,MCM-50具有层状结构(不稳定、无实用价值)。
多孔材料的合成化学
保温隔热材料
多孔材料具有较高的气孔率和较低的基体导热系 数,所以这种材料具有很好的隔热保温效果。利 用多孔材料的这种优点可以将其用于各种防止热 辐射的场合,以及用于保温节能方面,因此从环 保和节能两方面来说都是有利的。 采用多孔材料建筑材料可以让房屋具有非常好的 保温隔热效果;航天器的热保护系统就广泛采用 了多孔材料
4.1 分子筛的转化机理
固相转变机理 液相转变机理 双相转变机理 液相中硅酸根与铝酸根离子的聚合反应 阳离子的模板效应
固相转变机理
固相转变机理也称之为固相机理,是指沸石晶化 过程总是伴随着无定形凝胶固相的形成,无定形 凝胶的结构重排成为沸石,液相不参与晶化过程。
简单的说,在晶化过程中既没有凝胶固相的溶解, 也没有液相直接参与沸石的成核与晶体生长。在 凝胶固相中,由于硅铝酸盐骨架缩聚、重排而导 致沸石的成核和晶体的生长。
消声器
多孔材料具有丰富的孔隙,当声波传播到多孔材 料上时,在网状的孔隙内引起空气的振动,进而 通过空气与多孔材料基体之间的摩擦,声波的能 量转变成热能而被消耗,从而达到消除噪声的 效果。 如:安装在汽车排气管中间的蜂窝状多孔材料, 用来减少汽车排气管的噪音。 一些新型建筑材料也广泛采用多孔泡沫陶瓷作为 墙体材料。
(2)复合分子筛
• 理想的材料是保持介孔结构的同时,又具 有沸石型孔壁结构的强酸性复合材料。具 有介孔和微孔结构的复合分子筛成为近年 来沸石研究人员颇感兴趣的一类新材料。
(3)定向设计合成
• 由于多孔材料具有特殊的性能,在催化材料和吸 附材料的应用方面显示出巨大的应用潜力。因此 对多孔材料的定向设计合成,具有重要的意义。 多孔材料的定向设计合成,首先要根据性能的要 求,设计出晶体的孔道模型,然后借结构孔道数 据库的帮助来选择和制订理想模型及其稳定存在 的条件,最后在借合成反应库的指导,选择合成 方案和修饰途径。
不同分子筛 模板剂
不同分子筛模板剂1.引言1.1 概述分子筛是一种具有规则孔道结构的无机固体材料,其孔道大小和形状可精确控制。
分子筛具有广泛的应用领域,包括催化剂、吸附剂和分离剂等。
在分子筛的制备过程中,添加模板剂可以控制分子筛中的孔道结构,从而改变其性质和应用。
不同分子筛模板剂是指在制备分子筛的过程中使用不同的有机或无机化合物作为模板剂。
这些模板剂在制备过程中与分子筛材料发生相互作用,形成复合物,然后通过热解或溶解去除模板剂,最终得到具有特定孔道结构的分子筛材料。
不同分子筛模板剂的选择对于分子筛的性能和应用具有重要影响。
不同的模板剂可以调控分子筛的孔道大小、孔道结构和孔道的分布等,从而使得分子筛材料在各种催化、吸附和分离反应中具有不同的性能。
例如,有机分子筛模板剂可以通过氢键和范德华力等相互作用与分子筛材料发生结合,形成稳定的复合物。
这些复合物可以在热解过程中保持较高的热稳定性,从而得到具有高度有序孔道结构的分子筛材料。
而无机分子筛模板剂则可以通过在制备过程中的控制条件和添加剂的调节来改变分子筛的孔道结构和形貌。
因此,不同分子筛模板剂的选择和调控对于实现特定应用需求的分子筛材料具有重要意义。
在本文中,我们将重点探讨不同分子筛模板剂的定义、原理、作用和应用,旨在揭示其在分子筛制备和应用中的重要性,并对不同分子筛模板剂的优缺点进行总结和分析。
同时,我们也将展望不同分子筛模板剂在未来的发展前景,以期为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
1.2文章结构文章结构部分应该包括对整篇文章的组织结构进行说明。
在这篇文章中,结构部分可以按照以下方式进行编写:文章结构:本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
1. 引言部分将对不同分子筛模板剂的概述进行介绍,并说明文章的目的。
2. 正文部分主要分为两个方面进行阐述。
首先,将介绍不同分子筛的定义和原理,阐述其基本概念和工作原理;其次,将重点讲解不同分子筛模板剂的作用和应用,包括其在化学合成、催化反应等方面的应用。
多孔炭材料造孔方法
多孔炭材料造孔方法
多孔炭材料是一种具有广泛应用前景的材料,其制备方法主要包括物理法、化学法和生物法等。
其中,物理法包括模板法、高温炭化法和硬模压制法等,化学法包括化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和炭化-活化法等,生物法包括微生物法和植物法等。
模板法是制备多孔炭材料的常见方法之一,其原理是利用模板的空隙形成孔隙结构。
常见的模板包括硬模板和软模板,硬模板常用的材料包括SiO2、Al2O3和TiO2等,而软模板则常用聚合物、胶体和生物质材料等。
制备过程包括将模板与碳源混合后炭化,再将模板去除。
高温炭化法是利用高温将碳源炭化成多孔炭材料。
该方法制备的多孔炭材料具有较高的表面积和孔容,但炭化温度较高,易导致材料的结构损失。
化学气相沉积法是利用气相反应在基底上沉积多孔炭材料,其中的化学反应可通过调节反应条件实现结构控制。
溶胶-凝胶法是将溶胶液体制成凝胶,再炭化制成多孔炭材料,与化学气相沉积法相比,其制备过程简单,但需要较长的制备时间。
炭化-活化法是将碳源进行炭化后,在高温下和气体(如水蒸气和二氧化碳)反应,产生孔隙结构,其制备过程简单,但制备条件较为苛刻。
生物法是利用微生物或植物为碳源进行多孔炭材料的制备。
微生物法利用微生物在生长过程中产生的多孔结构,而植物法是利用植物
的细胞壁或纤维素等天然的多孔结构为碳源制备多孔炭材料,具有可持续性和环保性等优点。
总之,多孔炭材料的制备方法多种多样,需要根据具体应用场景选择合适的制备方法。
多孔聚酰亚胺膜加工方法
多孔聚酰亚胺膜加工方法多孔聚酰亚胺膜是一种具有高孔隙率和良好渗透性能的薄膜材料,广泛应用于分离、过滤和催化等领域。
本文将介绍多孔聚酰亚胺膜的加工方法。
多孔聚酰亚胺膜的制备方法多种多样,常见的方法包括自模板法、溶液浸渍法、相转移法、相容性法等。
下面将分别介绍这些方法的原理和步骤。
自模板法是一种常用的制备多孔聚酰亚胺膜的方法。
其原理是通过添加模板剂,在聚酰亚胺溶液中形成孔道结构,然后通过热处理或溶剂蒸发等方式去除模板剂,最终得到多孔膜。
该方法制备的膜具有高孔隙率和可控的孔径大小。
制备过程中,首先将聚酰亚胺溶液与模板剂充分混合,形成均匀的混合物;然后将混合物涂覆在基材上,通过烘干或热处理使其形成膜状;最后,将膜中的模板剂去除,可以使用溶剂浸泡或高温处理等方法。
溶液浸渍法是另一种常见的制备多孔聚酰亚胺膜的方法。
该方法的原理是通过将聚酰亚胺溶液浸渍到多孔支撑体中,然后通过溶剂蒸发或热处理等方式使其形成膜状结构。
制备过程中,首先选择合适的多孔支撑体,将其浸泡在聚酰亚胺溶液中;然后,将浸渍后的支撑体进行烘干或热处理,使其形成聚酰亚胺膜;最后,对膜进行后处理,如热处理、冷却、溶剂浸泡等,以提高膜的性能。
相转移法是一种利用胶束模板制备多孔聚酰亚胺膜的方法。
该方法的原理是通过胶束模板调控聚酰亚胺聚合物的结构,从而形成多孔膜。
制备过程中,首先选择合适的胶束模板,将其与聚酰亚胺单体混合,形成胶束聚合体;然后,通过聚合反应使胶束聚合体形成聚酰亚胺膜;最后,利用溶剂或热处理等方法去除胶束模板,得到多孔聚酰亚胺膜。
相转移法制备的膜具有孔径可调和孔道连通性好的特点。
相容性法是一种利用可溶性添加剂制备多孔聚酰亚胺膜的方法。
该方法的原理是通过添加可溶性添加剂调控聚酰亚胺聚合物的相互作用,形成多孔结构。
制备过程中,首先将聚酰亚胺溶液与可溶性添加剂混合,形成均匀的混合物;然后,将混合物涂覆在基材上,通过烘干或热处理使其形成膜状结构;最后,利用溶剂或热处理等方法去除可溶性添加剂,得到多孔聚酰亚胺膜。
多孔材料的结构表征及其分析
多孔材料的结构表征及其分析摘要:多孔材料是一重要的材料类别。
本文对其分类、组成、性质、合成方法,以及主要应用领域进行了概述。
同时阐述了几种较普遍接受的多孔材料合成机理,包括液晶模板机理,协同作用机理,真正液晶模板机理,硬模板机理。
最后,重点介绍了它的常用结构表征方法及其分析,包括X射线粉末衍射、显微技术、红外光谱、热重分析、和核磁共振技术,并指出这些方法中存在的一些不足。
关键词:多孔材料;合成机理;结构表征The structure of porous materials characterizationand analysisAbstract:The porous material is an important material classes. This classification, composition, properties, synthesis methods, as well as major application areas are outlined. Also described the synthesis mechanism of several generally accepted porous materials, including liquid crystal template mechanism, the mechanism of synergy, real liquid crystal template mechanism, and hard template mechanism. Highlights the common structural characterization methods and analysis, including X-ray powder diffraction, microscopy, infrared spectroscopy, thermal gravimetric analysis, and nuclear magnetic resonance, and points out some deficiencies exist in these methods.Keyword:porous materials; synthesis mechanism; structural characterization引言材料是人类赖以生存和发展的物质基础,其发展标志着社会的进步。
模具封孔剂 MK-500-2
模具封孔剂MK-500-2产品介绍是一种高效封孔剂,主要用来调理和封闭模具表面,减少模具多孔性,在新的或是重新处理的模具表面作为一个底层。
产品特性外观透明或微黄液体PH值中性密度0.72气味无特殊气味适用温度30℃-180℃产品优点1、减少孔隙问题。
2、能为各种不同类型的脱模剂提供性能优良的底层。
3、适用于FRP、铝、钢以及大多数固体或高密度材料制作的表面。
4、高耐温性达到-850°F/450°C。
5、系列产品中的溶剂不含有Class I或II所注册的破坏臭氧物质。
使用说明擦拭1.模具表面必须彻底清洗,除去所有的蜡、脱模剂和其他的封孔剂。
建议使MK-500-22.表面必须干燥,并无任何污染物。
3.用封孔剂浸透干净的棉布(不滴落),擦拭形成一个光滑连续的薄膜,每一次不超过一个平方英尺。
4.等到MK®15封孔剂溶剂开始挥发(大约3-20秒)并还有点湿的时候,用另一块干净的棉布以打圈的方式从外向内进行擦拭直到表面干燥清洁。
如果模具比较冷的话,在擦拭多余的溶剂的时候需要等更长的时间。
5.重复上述的操作过程,直到整个模具都被覆盖。
通常只需要涂一层就可以了。
6.在使用模具前需要放置一个小时待其充分固化。
注意:低温会增加所需要的固化时间。
如果模具升温至200°F30分钟,固化时间将会缩短。
喷涂1.模具表面必须彻底清洗,除去所有的蜡、脱模剂和其他的封孔剂。
2.可以使用手持喷壶和干净的气源进行喷涂。
所有的容器和管路都需要保持彻底清洁和干燥。
3.在喷涂过程中,喷嘴与模具之间保持10-15英寸的距离,形成光滑连续的薄层。
防止由于过喷引起的滴落。
4.如果涂层一直很湿的话,可以使用一块干净的棉布以打圈的方式从外向内进行擦拭直到表面干燥清洁。
5.重复上述的操作过程,连接处可以有少量的重叠,直到整个模具表面被封孔剂彻底覆盖。
通常只需要涂一层就可以了。
6.在使用模具前需要放置一个小时待其充分固化。
多孔材料
无机新材料多孔材料学院:环境与化学工程学院班级:应用化学01班姓名:乔梦茹学号:41004010120多孔材料应用化学01班乔梦茹41004010120摘要:多孔材料可分为金属和非金属两大类,也可细分为多孔陶瓷材料、高分子多孔材料和多孔金属材料3 种不同的类型。
多孔金属材料又称为泡沫金属,作为结构材料,它具有密度小、孔隙率高、比表面积大等特点;作为功能材料,它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种性能。
而且,多孔金属材料往往兼有结构材料和功能材料的双重作用,是一类性能优异的多用途材料。
关键词:多孔材料微孔材料制备应用近年来 ,多孔金属材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。
在材料科学研究中,永不改变的话题是探索新材料。
人们注意到许多天然材料因其多孔的结构而具备优良的性能,因此,人们发展出了各种人造多孔材料。
作为材料科学研究中较年轻的一员,多孔材料迅速成为近年来国际科学界关注的热点之一。
1、多孔材料的分类多孔材料的重要特征是孔的种类和属性,具体包括孔道与窗口的大小尺寸和形状、孔道维数、孔道走向、孔壁组成等性质,可以按照不同标准来划分多孔材料的类型。
国际纯粹和应用化学协会(IUPAC)以孔径尺寸为标准将多孔材料定义为三类:微孔材料、介孔材料、大孔材料。
此外,多级孔材料(微孔-介孔、微孔-大孔、介孔-大孔)成为多孔材料研究的又一热点领域,是新一代材料的代表。
1、微孔材料:微孔材料按照其结构和组成的特点可以分为沸石分子筛,类分子筛空旷骨架材料以及金属-有机骨架化合物(MOF)。
a)沸石分子筛天然沸石是一类天然硅铝酸盐矿物,并且在灼烧时会产生气泡膨胀的类似沸腾的现象,因此将其定义为沸石。
二十世纪四十年代,以Barrer R.M.为首的沸石化学家成功模仿天然沸石的生成环境,在水热条件下加热碱和硅酸盐的水溶液,合成出来首批低硅铝比的沸石分子筛。
介孔材料
介孔材料的结构、 组成和性能
介孔材料的合成方法
软模板法
• 软模板法是指表面活性剂分子与无机或有机分子之 间通过非共价键(如:氢键、静电作用力、疏水作 用力及范德华作用力等)自发形成热力学稳定且结 构有序的超分子结构的过程,超分子尺寸通常在101000 nm之间。 • 相对于传统的由上而下(top-down)的微制造技术,软 模板法在制造纳米材料方面采取了自下而上 (bottom-up)的策略。 • 有机高分子(或大分子)可以从合成的角度调变分 子尺寸,从而控制通过自组装得到的超晶格的拓扑 结构
介孔材料
北京理工大学材料学院
多孔材料的分类
根据国际纯粹与应用化学协会的(IUPAC)定义
微孔材料
介孔材料
大孔材料
孔径小于2nm
孔径在2~50nm之间 无机硅胶、柱撑层状粘 土和介孔分子筛(如 M41S系列、SBA系列 等介孔材料
孔径大于50nm 气凝胶、多孔玻璃、 活性炭
定义:以表面活性剂分子聚集体为模板,利用溶胶-凝胶(sol-gel)、 乳化(emulsion)、微乳化(microemulsion)等化学过程,通过有机 物和无机物之间的界面作用组装生成的一类孔径在2.O-50nm之间、 孔径分布窄且具有规则孔道结构的无机多孔固体材料。
高度有序的二维 六方孔道结构
高度有序的立方孔道 结构
SBA 系列(Santa Barbara Amorphous):该系列的介孔材料是 由Stucky 等人在酸性介质中合成得到的,包括SBA-1、 SBA-2、SBA-3、SBA-7、SBA-11、SBA-12、SBA-14、SBA-15、 SBA-16等。其中, SBA-1,2,3,7 是以阳离子表面活性 剂为模板剂在强酸性条件下合成的,而SBA-11,12,14, 15,16 是以嵌段聚合物如聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧 乙烷(PEO-PPO-PEO)等为结构导向剂在强酸条件下合成 的。其中,SBA-15 由于有序度高、壁厚、热(水热)稳定 性好,模板剂价格便宜、无毒,而且合成简单、易重复、 孔径大(5~30 nm 可调)而备受关注,吸引着许多科学家 投身到对其结构特征、骨架修饰以及应用开发的研究中。
多孔材料介绍
多孔性能的相关表征
1.X-ray computed tomography 2.Eddy-current sensoring 3.Acoustic measurements 4.X-ray and neutron small angle scattering 5.Vibrational analysis
热交换
典型热管中的热流和工作液流
相对于陶瓷材料和有机材 料,金属材料具有良好的导 热性,所以,具有比表面 积的多孔金属是热交换和 加热、散热的有效材料。
热管是多孔介质热交换器 的一个重要类型,是一种 内表面覆盖多孔芯材结构 的密封排液容器。
流体分布与控制(布气)
1—气体入口2—辊筒底部与密封端 3—膜带 1—分流阀2—压缩空气供应室3—粉末冶金多孔 隔板4—煤矸石5—精煤6—原煤7—尾矿8—尾矿 出口9—精矿出口10—栅栏板11—煤矸石出口
DL/0 (.78)25L/0.616
气泡法
气泡法是利用对通孔 2rcosr2p
材料具有良好浸润性 的液体浸渍多孔样品, 使之充满开孔隙空间, 然后以气体将连通孔 中的液体推出,依据 所用气体压力来计算 孔径值。
气体吸附法
在恒温下,将作为吸附质的 气体分压从0.01-1atm逐步 升高,测出多孔试样对其 相应的吸附量,由吸附量 对分压作图,可得到多孔 体的吸附等温线;反之,测 定相应的脱附量,由脱附 量对分压作图,则可得到 对应的脱附等温线 。试样 的孔隙体积由气体吸附质 在沸点温度下的吸附量计 算。
阻火
由于多孔金属具有不燃烧性,所以可用作防火材料。 阻火器原理是根据火焰通过多孔体的毛细管时产生
热交换,使燃烧的热量经多孔体的孔壁及相邻结构 而散失,从而阻值火焰燃烧。多孔体的临界熄火孔 径取决于燃气混合物的性质与组成,它与燃气各性 能之间的关系用Pekle(65)准数Pe临界表示:
多孔炭材料简介
多孔炭材料简介由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的多孔炭材料在具备炭材料性质(如化学稳定性高、导电性好、价格低廉等)优点的同时,还具有比表面积大、孔道结构可控、孔径可调等诸多特点。
因此,多孔炭材料可应用于分离净化、色谱分析、催化、光学器件、能量存储、生物分离薄膜及纳米反应器等领域。
由三维网络结构形成的大孔结构使多孔炭材料具有优异的吸附性能。
目前,随着多孔炭材料研究的深入和应用的加快,在制备多孔炭材料时,不仅需要控制介孔材料的介观结构、孔径及孔道排列,而且对其微米级的宏观形貌也有具体要求。
现已经成功合成了球、纤维、棒、单晶和体材料等多种形貌的介孔炭材料。
一、多孔炭材料类型多孔炭材料根据孔直径大小分为三类:微孔炭材料(Micropore,<2nm)介孔炭材料(Mesopore,2~50nm)和大孔炭材料Macropore,>50nm)。
其中微孔炭材料又分为极微孔(<0.7nm)和超微孔炭材料(0.7~2nm)。
根据多孔炭材料的结构特点,又将其分为无序多孔炭和有序多孔炭材料。
其中,无序多孔炭材料的孔道不是长程有序,孔道形状不规则,孔径大小分布范围宽。
无序微孔材料中很重要的一类是分子筛型微孔炭,具有均一的微孔结构,孔直径在几A之内。
图11为模板法制备的有序多孔炭及无序多孔炭的流程图5A为不连通孔道模板制备的无序多孔炭,B为相互连通空隙模板制备的有序多孔炭。
多孔炭的微孔材料适合于吸附小分子化合物,而介孔炭材料则适合吸附分子直径较大的染料、维生素及高分子化合物等。
二、制备多孔炭材料的原材料理论上,只要能得到炭都可用作合成多孔炭的原料。
因此,制备多孔炭材料的原料种类繁多,主要有生物质材料、合成高分子材料、废弃高分子材料、焦油与煤炭材料等四类。
1、生物质材料可用作炭材料前驱体的生物质材料,既可以是植物的枝、干、叶、果实与果壳,也可以是动物的骨头和粪便,也可以来源于海洋生物(如海藻)。
枝干类材料有木材、竹、树皮、玉米芯和茎;果壳类材料有稻麦壳、核桃、椰子壳、果核、栗子壳、棉子壳等;还有蔗糖、糖蜜、咖啡豆、甘蔗渣、甜菜渣、木质素等。
材料科学中的纳米多孔材料制备技术
材料科学中的纳米多孔材料制备技术随着科学技术的发展,纳米材料因其超小尺寸和特殊结构逐渐成为材料科学研究的热点。
其中,纳米多孔材料由于其高比表面积、优异的吸附、催化等性能,已被广泛应用于能源、环境、生物医学等领域。
本文将重点讨论纳米多孔材料的制备技术,并简要介绍其在各领域的应用。
一、纳米多孔材料的常见制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将胶体或溶胶体系转化为凝胶的制备方法。
一般包括溶胶制备、凝胶形成、干燥等过程。
通过调节溶胶、凝胶的化学成分和制备条件等影响因素,可以控制纳米多孔材料的孔径、孔壁厚度等结构参数。
2. 模板法模板法是一种将目标材料沉积到模板孔道内,通过模板的去除得到孔道结构的方法。
其中,硬模板法是利用具有孔道结构的材料作为模板进行制备的,可以制备出孔径、孔道形状较为单一的多孔材料;而软模板法则是利用分子聚集自组装形成的软模板结构,优势在于制备出孔径分布较为均匀的多孔材料。
3. 毒素反应法毒素反应法是一种化学反应形成纳米多孔材料的方法。
通过调节反应物的类型、浓度、配比等条件,生成孔径、壁厚度不同的多孔材料。
因其制备过程简单,可控性较好,近年来受到了广泛关注。
二、纳米多孔材料的应用1. 能源材料纳米多孔材料具有超大比表面积和优异的催化性能,可用于制备高性能的燃料电池、储氢材料等。
同时,其良好的光学性能和可调制的结构特性,也为制备高效的光催化水分解材料提供了重要的基础。
2. 环境材料纳米多孔材料的高比表面积和孔道结构特性使其具有优异的吸附性能和通透性,可用于制备高效的过滤材料、污染物吸附剂等。
例如,纳米多孔材料可用于制备高效的水处理材料,如去除重金属、有机物等。
3. 生物医学材料纳米多孔材料的结构特性能够提高材料细胞亲和性和生物相容性,可用于制备高效的药物传递载体、抗癌药物等。
例如,纳米多孔材料可用于制备高效的肿瘤靶向治疗材料,如纳米孔道材料。
三、结语纳米多孔材料制备技术以其制备途径简单、结构可控、性能优异等特点,在各领域中具有广泛应用前景。
树脂多孔碳研发
树脂多孔碳研发
树脂多孔碳的研发是近年来材料科学领域中的一个重要研究方向,主要用于开发新型的高性能吸附、储能、催化等领域的功能材料。
以下是关于树脂多孔碳研发的一些关键点:
1. 制备方法:
软模板法:利用可溶性高分子如聚甲基丙烯酸甲酯(PM MA)、聚醚等作为模板剂,在高温热解过程中形成有序多孔结构。
硬模板法:使用二氧化硅微球、沸石分子筛等不溶性物质为模板,通过浸渍、固化、脱模和热解等一系列步骤得到具有规则孔道结构的多孔碳材料。
2. 改性与优化:
功能化修饰:通过引入含氮、氧、硫等杂原子的前驱体或后处理过程实现对碳材料表面的改性,以提高其电化学性能、吸附能力或催化活性。
微观结构调控:通过调整合成条件如碳源种类、模板剂
选择、热解温度和时间等因素,调控所得多孔碳的孔径大小、孔体积以及比表面积。
3. 应用领域:
储能器件:用于超级电容器和锂离子电池等储能设备的电极材料,因其高比表面积和优良的导电性能而展现出优异的电化学性能。
吸附分离:在气体吸附、水处理等领域,树脂多孔碳因其丰富的孔隙结构能够有效吸附并分离各种污染物。
催化剂载体:用作催化剂载体时,其孔结构有利于提高催化剂的分散性和稳定性,从而提升催化反应效率。
4. 未来发展趋势:
开发新型绿色可持续的制备工艺,减少环境污染和能源消耗。
结构设计更加精细化和智能化,以满足特定应用场景的需求,例如针对某种特定目标物进行高效吸附或催化反应。
结合其他新型材料和技术,发展多功能一体化的复合材料系统,提高整体性能和使用寿命。
总之,树脂多孔碳的研发是一个不断探索和创新的过程,
旨在通过对材料微观结构和表面性质的精确控制,将其应用于更广泛的高科技领域中。
P123对多孔TiN粉体孔结构及电化学性能的影响
P123对多孔TiN粉体孔结构及电化学性能的影响呼世磊;刘盼;崔燚;倪洁;吕东风;魏恒勇;卜景龙【摘要】以四氯化钛为钛源,P123为模板剂,氰胺为稳定剂,采用溶胶凝胶法制备多孔TiO2粉体,再经900℃氨气还原氮化得到多孔TiN粉体.通过XRD,SEM,BET,TEM和SAXD等表征粉体物相组成与微观结构,并采用循环伏安法、交流阻抗法和恒流充放电法测试其电化学性能.结果表明:合成粉体颗粒近似球形,为立方TiN相.相比之下,引入P123时所合成粉体中孔径尺寸为10~50nm的介孔数量增加,并存在孔径大小为2~3nm的微小孔道,同时孔道结构有序性有所提高,这有助于提升TiN粉体的电化学性能.因此,未加入P123合成TiN粉体的比电容仅为81F·g-1,内阻R1为1.1Ω,离子扩散阻抗W1为2.5Ω.引入P123合成TiN粉体的比电容提升到95F·g-1,R1和W1均有所减小,分别为0.9Ω和0.06Ω.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)009【总页数】8页(P93-100)【关键词】多孔TiN粉体;P123;还原氮化;电化学【作者】呼世磊;刘盼;崔燚;倪洁;吕东风;魏恒勇;卜景龙【作者单位】华北理工大学材料科学与工程学院,河北唐山063009;河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009;华北理工大学材料科学与工程学院,河北唐山063009;河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009;华北理工大学材料科学与工程学院,河北唐山063009;河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009;同济大学汽车学院,上海200092;华北理工大学材料科学与工程学院,河北唐山063009;河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009;华北理工大学材料科学与工程学院,河北唐山063009;河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009;华北理工大学材料科学与工程学院,河北唐山063009;河北省无机非金属材料重点实验室,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TB34;O614.41+1超级电容器作为一种新型储能装置,兼具普通电容器和化学电池的优点[1],能量密度和功率密度高,循环寿命长、充放电速率快[2-3]。
造孔剂的种类
造孔剂的种类
造孔剂是一种用于在各种材料上制造孔洞的化学物质。
它们广泛用于工业和科学领域,以及家庭维修和DIY项目中。
造孔剂的种类包括机械制孔剂、热制孔剂、电解制孔剂、化学制孔剂等。
机械制孔剂是最常见的一种,通常使用钻头或打孔工具来切割材料。
热制孔剂使用高温来熔化材料并制造孔洞。
电解制孔剂使用电化学反应来溶解材料并形成孔洞。
化学制孔剂则是通过化学反应来切割材料,这种方法最适合处理难以机械加工的材料。
根据所需孔洞的尺寸、形状和材料类型的不同,可以选择不同种类的造孔剂来满足需求。
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介孔模板剂
介孔模板剂是一种能够生成介孔材料的物质。
在合成介孔材料的过程中,模板剂起到了至关重要的作用。
它不仅决定了介孔材料的结构和形貌,还影响着介孔材料的性能和应用。
根据模板剂的种类,可以将介孔模板剂分为硬模板剂和软模板剂。
硬模板剂通常采用具有一定孔道结构的材料为模板,最终介孔材料的结构只由模板材料的结构决定。
而软模板剂一般是表面活性剂,介孔的形成是由于表面活性剂的自组装结构导向生成的,它受到合成体系各组分的影响很大。
在介孔模板剂的应用中,最早的介孔材料合成是采用长链的烷基季铵盐为阳离子表面活性剂。
此外,还有其他表面活性剂如阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、嵌段共聚物与混合模版剂等被用于合成介孔材料。
总的来说,介孔模板剂在介孔材料的合成中起着至关重要的作用,它能够控制介孔材料的形貌和结构,从而进一步影响其性能和应用。
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多孔材料造孔模板剂种类
多孔材料的造孔模板剂种类主要包括以下几种:
1. 硬模板剂:这种模板剂通常由固体材料构成,如多孔炭材料或无机纳米晶体等。
与构成多孔的无机骨架物质间相互作用较弱。
2. 软模板剂:一般是指具有“软”结构的有机分子或超分子,如表面活性剂或者生物大分子。
一般来说,“软”模板剂与构成多孔材料的无机物骨架物种之间要有一定较强的相互作用力。
“模板剂”能与无机物种自组装形成新型的无机与有机复合的介观结构。
除了上述两种主要的模板剂类型外,还有一些有机物模板法和无机物模板法。
具体例子有表面活性剂模板法、嵌段共聚物模板法、乳液模板法和单分散聚合物颗粒模板法等。
以上内容仅供参考,如需更多信息,建议查阅多孔材料相关论文或咨询材料学专家。