CN101012057A - 一种介孔碳材料的合成方法 - Google Patents

一种介孔碳材料的合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101012057A
CN101012057A CN 200710036630 CN200710036630A CN101012057A CN 101012057 A CN101012057 A CN 101012057A CN 200710036630 CN200710036630 CN 200710036630 CN 200710036630 A CN200710036630 A CN 200710036630A CN 101012057 A CN101012057 A CN 101012057A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon material
meso
porous carbon
hours
template
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200710036630
Other languages
English (en)
Inventor
单永奎
王海文
孔爱国
李疆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Normal University
Original Assignee
East China Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Normal University filed Critical East China Normal University
Priority to CN 200710036630 priority Critical patent/CN101012057A/zh
Publication of CN101012057A publication Critical patent/CN101012057A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明涉及一种硬模板法一步合成介孔碳材料的方法，属于无机多孔材料技术领域。该方法直接焙烧硫酸处理过的二氧化硅/模板剂的复合物或其与蔗糖的混合物，然后除掉二氧化硅而得到介孔碳，该方法直接简单、合成时间短且介孔碳有序性高，使用的结构导向剂为工业级阳离子烷基糖苷，具有对环境友好的特点，有利于产品的工业化。

Description

一种介孔碳材料的合成方法
技术领域
本发明涉及一种硬模板法一步合成介孔碳材料的方法，属于无机多孔材料技术领域。
背景技术
有序介孔碳材料是具有广泛应用前景的一类新材料。介孔碳材料可以用于燃料电池的催化剂载体[文献：Chai，G.；Yoon，S.；Yu，J.；Choi，J.；Sung，Y.Orderedporous carbons with tunable pore sizes as catalyst supports in direct methanol fuel cell.J.Phys.Chem.B 2004，108，7074-7079.]，超级电容器的电极材料，分离提纯，大分子的吸附脱附[文献：Han，S.；Sohn，K.；Hyeon，T.Fabrication ofnew nanoporouscarbons through silica templates and their application to the adsorption of bulky dyes.Chem.Mater.2000，12，3337-3341.]，石油精炼直接脱硫等等。
目前制备介孔碳的方法主要有三种：催化活化法[Liu，Z.C.；Ling，L.C.；Qiao，W.M.；Liu，L.Preparation of pitch-based spherical activated carbon with developedmesopore by the aid of ferrocene.Carbon 1999，37，663-667]，混合聚合物碳化法[Li，W.；Lu，A.；Guo，S.Characterization of the microstructures of organicand carbonaerogels based upon mixed cresol-formaldehyde.Carbon 2001，39，1989-1994.]，模板复制碳化法[Ryoo，R.；Joo，S.H.；Jun，S.Synthesis of highly ordered carbonmolecularsieves via template-mediated structural transformation.J.Phys.Chem.B2002，103，7743-7746.]。其中，有序介孔碳材料的制备主要采用的方法是硬模板复制法，合成介孔碳的大致过程如下：首先将合适的碳前驱物“灌入”到介孔硅孔道内，在一定的催化条件下，碳前驱物炭化后，经过热解处理，最后除去氧化硅骨架得到有序介孔碳材料。其中，碳源前驱物的种类繁多，根据其状态可分为：液相(蔗糖溶液、乙醛-苯酚溶液)、固相(沥青等)、气相(丙烯气体等)。然而，在上述碳源前驱物制备有序介孔碳材料的过程中，为了保证较高的炭化产率，有机物单体需要经过交联、聚合过程。而这一过程耗时长、难以有效控制，并且需要在酸或者金属催化条件下才能进行，对环境造成了不良影响。[JunS，JooSH，RyooR，etal.J.Am.Chem.Soc.，2000，122：10712-10713]所以硬模板复制法过程十分繁琐，有毒污染性强，而且代价十分高昂。为解决上述问题，本发明旨在寻找一种简便易行的合成有序介孔碳的新方法。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种合成简单、成本较低环境友好的硬模板法一步合成介孔碳材料的方法。
该方法直接焙烧硫酸处理过的二氧化硅/模板剂的复合物或其与蔗糖的混合物，然后除掉二氧化硅而得到介孔碳，该方法直接简单、合成时间短且介孔碳有序性高。具体而言本发明的发明目的通过如下技术方案实现：
首先将质量比为1∶(0～1)∶(0.1～6)∶(2～10)的二氧化硅/模板剂的复合物、蔗糖、98％的浓硫酸、水混合均匀，于60℃～160℃热处理1～24h，催化碳化，然后在氮气气氛下800℃～1000℃焙烧2～6h，最后用5％～40％的HF除掉二氧化硅而成，可以得到d值在2～14nm的介孔碳材料。
上述方法中，模板剂为阳离子烷基糖苷表面活性剂。二氧化硅/模板剂的复合物指以阳离子烷基糖苷为模板剂合成的有序的有机无机复合材料。
本发明所述的介孔碳材料的合成方法，在焙烧时，焙烧速度为1℃/min～5℃/min。
本发明的优点是：
1，合成方法易操作，合成方法简单，合成时间短。
2，本发明合成的介孔碳有序性好。
3，本发明使用的结构导向剂为工业级阳离子烷基糖苷，具有对环境友好的特点，有利于产品的工业化。
具体实施方式
实施例1
二氧化硅/模板剂复合材料的制备条件如下：将50％的阳离子烷基糖苷表面活性剂(CAPG-08143)、水、1M氨水、正硅酸乙酯按质量比为0.9∶20∶1.1∶2混合，在19℃搅拌，搅拌10小时，过滤，去离子水冲洗，后经80℃干燥，得到白色粉末状产品备用。
实施例2
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、浓硫酸、水按质量比为1∶0.07∶5混合，搅拌均匀后于80℃热处理10小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中800℃焙烧2小时，将焙烧过的粉末置于20％的HF酸溶液中搅拌4小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.8nm。
实施例3
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、浓硫酸、水按质量比为1∶0.1∶5混合，搅拌均匀后于100℃热处理10小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中900 ℃焙烧2小时，将焙烧过的粉末置于20％的HF酸溶液中搅拌4小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.2nm。
实施例4
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、浓硫酸、水按质量比为1∶0.1∶8混合，搅拌均匀后于120℃热处理8小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中800℃焙烧6小时，将焙烧过的粉末置于5％的HF酸溶液中搅拌6小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.6nm。
实施例5
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、浓硫酸、水按质量比为1∶0.1∶10混合，搅拌均匀后于160℃热处理1小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中900℃焙烧6小时，将焙烧过的粉末置于40％的HF酸溶液中搅拌2小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为7.9nm。
实施例6
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、浓硫酸、水按质量比为1∶3∶10混合，搅拌均匀后于120℃热处理3小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中1000℃焙烧3小时，将焙烧过的粉末置于10％的HF酸溶液中搅拌6小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.9nm。
实施例7
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、蔗糖、浓硫酸、水按质量比为1∶0.1∶0.1∶5混合，搅拌均匀后于80℃热处理10小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中800℃焙烧5小时，将焙烧过的粉末置于15％的HF酸溶液中搅拌4小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.4nm。
实施例8
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、蔗糖、浓硫酸、水按质量比为1∶0.1∶0.1∶2混合，搅拌均匀后于100℃热处理8小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中1000℃焙烧2小时，将焙烧过的粉末置于20％的HF酸溶液中搅拌4小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.9nm。
实施例9
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、蔗糖、浓硫酸、水按质量比为1∶0.5∶6∶10混合，搅拌均匀后于100℃热处理8小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中1000℃焙烧3小时，将焙烧过的粉末置于20％的HF酸溶液中搅拌4小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.2nm。
实施例10
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、蔗糖、浓硫酸、水按质量比为1∶0.8∶0.1∶5混合，搅拌均匀后于100℃热处理8小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中950℃焙烧3小时，将焙烧过的粉末置于10％的HF酸溶液中搅拌5小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.9nm。
实施例11
介孔碳材料的制备将二氧化硅/模板剂的复合材料、蔗糖、浓硫酸、水按质量比为1∶1∶6∶10混合，搅拌均匀后于140℃热处理4小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中850℃焙烧3小时，将焙烧过的粉末置于10％的HF酸溶液中搅拌5小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.1nm。
实施例12
介孔碳材料的制备  将二氧化硅/模板剂的复合材料、蔗糖、浓硫酸、水按质量比为1∶0.5∶2∶10混合，搅拌均匀后于60℃热处理24小时，得到灰褐色粉末，将其在氮气中900℃焙烧3小时，将焙烧过的粉末置于10％的HF酸溶液中搅拌5小时，去离子水洗涤，离心，80℃干燥，即得到介孔碳材料，d值为8.5nm。

Claims (3)

1.一种介孔碳材料的合成方法，其特征在于：首先将质量比为1∶(0～1)∶(0.1～6)∶(2～10)的二氧化硅/模板剂的复合物、蔗糖、98％的浓硫酸、水混合均匀，于60℃～160℃热处理1～24h，催化碳化，然后在氮气气氛下800℃～1000℃焙烧2～6h，最后用5％～40％的HF除掉二氧化硅而成，可以得到介孔碳材料。
2.如权利要求1所述的介孔碳材料的合成方法，其特征在于二氧化硅/模板剂的复合物为以阳离子烷基糖苷为模板剂合成的有序的有机无机复合材料。
3.如权利要求1所述的介孔碳材料的合成方法，其特征在于焙烧速度为1℃/min～5℃/min。
CN 200710036630 2007-01-19 2007-01-19 一种介孔碳材料的合成方法 Pending CN101012057A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710036630 CN101012057A (zh) 2007-01-19 2007-01-19 一种介孔碳材料的合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710036630 CN101012057A (zh) 2007-01-19 2007-01-19 一种介孔碳材料的合成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101012057A true CN101012057A (zh) 2007-08-08

Family

ID=38699804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200710036630 Pending CN101012057A (zh) 2007-01-19 2007-01-19 一种介孔碳材料的合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101012057A (zh)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101531771B (zh) * 2009-04-02 2011-06-29 华东师范大学 一种金属铜原位修饰介孔有机高分子或碳材料的方法
CN101306807B (zh) * 2008-04-30 2011-08-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法
CN102171871A (zh) * 2008-10-06 2011-08-31 昭和电工株式会社 燃料电池用电极的制造方法及其用途
CN102295298A (zh) * 2010-06-24 2011-12-28 中国石油化工股份有限公司 一种介孔氧化硅分子筛的合成方法
CN102303861A (zh) * 2011-07-21 2012-01-04 中国地质大学（武汉） 以天然埃洛石为模板制备介孔炭材料的方法
CN102398902A (zh) * 2011-07-21 2012-04-04 中国地质大学（武汉） 以天然埃洛石为模板制备碳纳米材料的方法
CN102513104A (zh) * 2011-11-24 2012-06-27 浙江大学 一种苯甲醛类化合物的制备方法及其用新型介孔碳担载的双金属催化剂
CN102513099A (zh) * 2011-11-24 2012-06-27 浙江大学 一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法
CN101941688B (zh) * 2009-07-10 2012-11-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种介孔碳材料的制备方法
CN102765782A (zh) * 2012-07-17 2012-11-07 上海大学 多级孔碳电容型脱盐电极的制备方法
CN103460451A (zh) * 2011-04-08 2013-12-18 赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司 具有层状复合结构的多孔碳产品、其制造方法及其应用
CN104150460A (zh) * 2014-04-04 2014-11-19 西北师范大学 模板法制备高比表面生物质碳材料的方法
CN104157861A (zh) * 2013-05-14 2014-11-19 深圳华粤宝电池有限公司 介孔碳材料、单质硫和介孔碳复合材料的制备方法
CN104311094A (zh) * 2014-10-21 2015-01-28 华侨大学 一种碳/碳复合材料的制备方法
CN104495792A (zh) * 2015-01-22 2015-04-08 厦门大学 一种介孔碳材料的制备方法
CN104528704A (zh) * 2014-12-29 2015-04-22 上海理工大学 一种石墨化有序介孔碳材料的制备方法
CN104923190A (zh) * 2015-06-25 2015-09-23 浙江大学 一种介孔碳燃油脱硫剂的制备方法
CN106549162A (zh) * 2015-09-22 2017-03-29 许昌学院 复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用
CN107827095A (zh) * 2017-11-29 2018-03-23 中国石油化工股份有限公司 一种介孔碳材料的制备方法
CN109081704A (zh) * 2018-08-17 2018-12-25 苏州宏久航空防热材料科技有限公司 一种孔径梯度变化的碳泡沫的制备方法
CN109759112A (zh) * 2019-01-23 2019-05-17 山东理工大学 用于生物质提质的温度响应固体催化剂的制备方法
CN109806899A (zh) * 2019-01-23 2019-05-28 山东理工大学 温度响应释放酸的固体催化剂的制备方法

Cited By (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101306807B (zh) * 2008-04-30 2011-08-03 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种氮掺杂多孔碳材料的制备方法
CN102171871A (zh) * 2008-10-06 2011-08-31 昭和电工株式会社 燃料电池用电极的制造方法及其用途
US8906581B2 (en) 2008-10-06 2014-12-09 Showa Denko K.K. Process for producing fuel cell electrode by applying a sugar to a precursor supporting a metal oxide and conductive substance and carbonizing the sugar
CN102171871B (zh) * 2008-10-06 2015-03-18 昭和电工株式会社 燃料电池用电极的制造方法及其用途
CN101531771B (zh) * 2009-04-02 2011-06-29 华东师范大学 一种金属铜原位修饰介孔有机高分子或碳材料的方法
CN101941688B (zh) * 2009-07-10 2012-11-07 中国科学院大连化学物理研究所 一种介孔碳材料的制备方法
CN102295298A (zh) * 2010-06-24 2011-12-28 中国石油化工股份有限公司 一种介孔氧化硅分子筛的合成方法
CN102295298B (zh) * 2010-06-24 2013-06-26 中国石油化工股份有限公司 一种介孔氧化硅分子筛的合成方法
CN103460451B (zh) * 2011-04-08 2016-05-04 赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司 具有层状复合结构的多孔碳产品、其制造方法及其应用
US9520594B2 (en) 2011-04-08 2016-12-13 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Porous carbon product with layer composite structure
CN103460451A (zh) * 2011-04-08 2013-12-18 赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司 具有层状复合结构的多孔碳产品、其制造方法及其应用
CN102398902A (zh) * 2011-07-21 2012-04-04 中国地质大学（武汉） 以天然埃洛石为模板制备碳纳米材料的方法
CN102303861B (zh) * 2011-07-21 2013-01-02 中国地质大学（武汉） 以天然埃洛石为模板制备介孔炭材料的方法
CN102303861A (zh) * 2011-07-21 2012-01-04 中国地质大学（武汉） 以天然埃洛石为模板制备介孔炭材料的方法
CN102513099B (zh) * 2011-11-24 2015-01-21 浙江大学 一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法
CN102513104A (zh) * 2011-11-24 2012-06-27 浙江大学 一种苯甲醛类化合物的制备方法及其用新型介孔碳担载的双金属催化剂
CN102513104B (zh) * 2011-11-24 2015-01-21 浙江大学 一种苯甲醛类化合物的制备方法及其用新型介孔碳担载的双金属催化剂
CN102513099A (zh) * 2011-11-24 2012-06-27 浙江大学 一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法
CN102765782B (zh) * 2012-07-17 2013-11-20 上海大学 多级孔碳电容型脱盐电极的制备方法
CN102765782A (zh) * 2012-07-17 2012-11-07 上海大学 多级孔碳电容型脱盐电极的制备方法
CN104157861A (zh) * 2013-05-14 2014-11-19 深圳华粤宝电池有限公司 介孔碳材料、单质硫和介孔碳复合材料的制备方法
CN104150460B (zh) * 2014-04-04 2016-04-06 西北师范大学 模板法制备高比表面生物质碳材料的方法
CN104150460A (zh) * 2014-04-04 2014-11-19 西北师范大学 模板法制备高比表面生物质碳材料的方法
CN104311094B (zh) * 2014-10-21 2016-01-20 华侨大学 一种碳/碳复合材料的制备方法
CN104311094A (zh) * 2014-10-21 2015-01-28 华侨大学 一种碳/碳复合材料的制备方法
CN104528704A (zh) * 2014-12-29 2015-04-22 上海理工大学 一种石墨化有序介孔碳材料的制备方法
CN104495792A (zh) * 2015-01-22 2015-04-08 厦门大学 一种介孔碳材料的制备方法
CN104923190A (zh) * 2015-06-25 2015-09-23 浙江大学 一种介孔碳燃油脱硫剂的制备方法
CN104923190B (zh) * 2015-06-25 2017-03-01 浙江大学 一种介孔碳燃油脱硫剂的制备方法
CN106549162B (zh) * 2015-09-22 2020-08-11 许昌学院 复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用
CN106549162A (zh) * 2015-09-22 2017-03-29 许昌学院 复合电极材料、其制备方法及其在全钒液流电池中的应用
CN107827095A (zh) * 2017-11-29 2018-03-23 中国石油化工股份有限公司 一种介孔碳材料的制备方法
CN107827095B (zh) * 2017-11-29 2020-11-06 中国石油化工股份有限公司 一种介孔碳材料的制备方法
CN109081704A (zh) * 2018-08-17 2018-12-25 苏州宏久航空防热材料科技有限公司 一种孔径梯度变化的碳泡沫的制备方法
CN109759112A (zh) * 2019-01-23 2019-05-17 山东理工大学 用于生物质提质的温度响应固体催化剂的制备方法
CN109806899A (zh) * 2019-01-23 2019-05-28 山东理工大学 温度响应释放酸的固体催化剂的制备方法
CN109759112B (zh) * 2019-01-23 2022-02-15 山东理工大学 用于生物质提质的温度响应固体催化剂的制备方法
CN109806899B (zh) * 2019-01-23 2022-02-15 山东理工大学 温度响应释放酸的固体催化剂的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101012057A (zh) 一种介孔碳材料的合成方法
Zhang et al. One-pot synthesis of carbonaceous monolith with surface sulfonic groups and its carbonization/activation
CN102992282B (zh) 熔盐法制备介孔c3n4光催化材料及其在光催化领域的应用
US9379389B2 (en) Method for producing porous carbon materials having mesopores and catalyst support for a fuel cell produced using same
CN101580240B (zh) 一种载铁有序介孔碳材料的制备方法
Chen et al. Immobilization of a thiol-functionalized ionic liquid onto HKUST-1 through thiol compounds as the chemical bridge
CN101362598A (zh) 一种有序介孔炭材料的合成工艺
CN102060534B (zh) 具有介孔孔壁的三维有序大孔La1-xSrxCrO3的制备方法
Pei et al. Metal‐organic frameworks derived porous carbons: syntheses, porosity and gas sorption properties
CN101885485A (zh) 以金属有机骨架材料为模板制备高比表面积炭材料的方法
CN103833003A (zh) 一种软模板法落叶松基有序介孔炭的制备方法
CN109046462A (zh) 一种Pd还原诱导微孔-介孔功能型复合MOF催化剂及其制备方法和应用
CN110732308B (zh) 一种MOFs基固体酸氨气吸附剂的制备方法
CN104671241B (zh) 一种活化废弃电木制备高比表面积活性炭的方法
CN103316691A (zh) 一种磁性固体酸及其制备方法
CN112973625B (zh) 一种木质素基碳纳米管及其制备方法和应用
CN108948368B (zh) 一种快速制备镍基金属有机框架材料的方法
CN107321351A (zh) 一种甲烷/二氧化碳重整反应的高效催化剂制备方法
CN101433865A (zh) 一种渣油加氢催化剂载体及其制备方法
Jiang et al. Pt electrocatalyst supported on metal ion-templated hierarchical porous nitrogen-doped carbon from chitosan for methanol electrooxidation
CN101518728A (zh) 一种整体式高比表面积多孔吸附剂及其制备方法
CN108273488B (zh) 一种纳米片状二氧化铈/多孔炭复合材料的制备方法
CN102275898A (zh) 高热稳定的有序介孔碳材料及其制备方法
CN104741122A (zh) 一种用于氧化脱硫的催化剂的制备方法
CN110556250A (zh) 秸秆微波水热基超级电容器活性炭电极材料制备系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication