探索溶胶凝胶法中孔炭材料的制备及其吸附性能研究

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1、匡中国石油大学硕士研究生学位论文华东(申请工学硕士学位)溶胶凝胶法中孔炭材料的制备及其吸附性能研究学科专业：培养方向：硕士生：指导教师：化学工艺新材料与相关技术柳召永郑经堂(教授)入学日期：2004年9月论文完成日期：2007年5月溶胶凝胶法中孔炭材料的制备及其吸附性能研究论文作者：柳召永(化学工艺)指导教师：郑经堂教授摘要活性炭广泛应用于食品、卫生、催化及吸附分离等领域。然而传统的活性炭以微孔为主，中孔含量很低，对于大分子物质吸附分离、电容器材料以及催化剂载体等方面的应用，要求活性炭具有较高的中孔含量和较为集中的孔径分布。利用硅源与碳源混合，通过溶胶凝胶过程，是一种制备高比表面

2、积、孔径集中的中孔炭材料的有效方法。首先以正硅酸乙酯(TEOs)为模板硅源，详细考察了糠醇、蔗糖、葡萄糖、淀粉、13一环状糊精等不同碳源对所得的中孔炭材料孔隙结构的影响。从低温氮等温吸脱附结果可知，以蔗糖和13一环状糊精所得的炭材料孔径分布较为集中，因为蔗糖的的水溶解性较好，且价格低廉，因此选用蔗糖为碳源。其次以TEOS为模板硅源，蔗糖为碳源来定向制备了具有可控结构的中孔炭材料(ZCT炭)，以TEOS：H20：EtOH=I：4．39：6．88为基准制备条件制备中孔炭材料，通过单独改变影响因素考察了TEOS量、H20量、pH、凝胶化温度、炭化温度对ZCT炭材料性能的影响，从低温N2

3、等温吸脱附测试结果可知，TEOS(15m1)，蔗糖(39)，H20(7．5rra)，HCI(3．0m)、凝胶化温度为80℃和炭化温度为850℃下制备的ZCT炭具有较高的比表面积和发达的孔隙结构。在此较佳条件的基础上以商业硅溶胶为模板硅源，蔗糖为碳源来制备中孔炭材料。另外又考察了添加表面活性剂、疏水剂、控制干燥的化学助剂等对中孔炭材料的孔隙结构的影响。最后选用上述试验所制得的比表面积较大，孔径分布较为集中的ZCT炭材料，对甲醛静态吸附和亚甲基蓝溶液动态吸附实验。关键词：活性炭，中孔，溶胶，凝胶，正硅酸乙酯StudyofPreparationandAdsorptionProperti

4、esofMesoporousCarbonsViaSol—GelmethodLIUZhao-yong(ChemiealTechnology)DirectedbyprofessorZHENGJing-tangAbstractActivatedcarbonasporousmatteriswidelyusedinthefieldssuch勰food，pharmacy,catalysis，adsorptionandseparation,andsoon．Thecommercialactivatedcarbon(AC)andactivatedcarbonfiber(ACF)containmai

5、nlymicroporeandcannotmeetthedemandsofadsorptionandseparationoflargermolecules，catalystsupportsforlargermoleculereactionanddoublelayercapacitoretc．Aefficientpolymerchemicalblendandcarbonizationmethod，inwhichthesourceofsilicatemplateandthecarbonprecesor,weredissolvedtogether,wasbroughtouttoprep

6、aremesoporouscarbonwithallighsurfaceareaandnarrowporesizedistribution．Theinfluenceofpreparationconditionsontheporestraetureofcarbonmixingthedifferents01．1rceofcarbonprecursor,suchastetraethylorthosilicate(TEOS)鹞silicatemplatewasstudied．Nitrogenadsorptionisastandardtoolfordeterminationtheporou

7、sstructureparametersofporoussolids．Wecarriedoutextensiveadsorptionstudiesofaseriesofmesoporouscarbon．Bytheaidofnitrogenadsorptionmeasurementatlowtemperature，theresultsshowthattheporediameterofporouscarbonsobtainedhasspecificsurfaceandporesize