TWI812144B - 用於製造多孔碳結構的方法、多孔碳結構、吸附劑、用於電化學裝置的電極、膜電極組以及燃料電池 - Google Patents
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Abstract
揭露一種能夠大大增加多孔碳結構的表面積與總孔洞體
積之用於製造多孔碳結構的方法、多孔碳結構、吸附劑、用於電化學裝置的電極、膜電極組以及燃料電池。所述方法包括：製備具有介孔殼的模板；將碳前驅物注入至模板中，其中碳前驅物包含聚合物前驅物及交聯劑，聚合物前驅物包含具有鹵素官能基的第一組分及不具有鹵素官能基的第二組分，且聚合物前驅物中的第一組分的含量為20重量%至80重量%；對聚合物前驅物進行聚合以形成聚合物；將聚合物碳化以獲得模板-碳錯合物；以及自模板-碳錯合物移除模板。
Description
本揭露是有關於一種具有增加的表面積與總孔洞體積之用於製造多孔碳結構的方法、多孔碳結構、吸附劑、用於電化學裝置的電極、膜電極組以及燃料電池，且更具體而言是有關於一種能夠顯著增加多孔碳結構的表面積與總孔洞體積之用於製造多孔碳結構的方法、多孔碳結構、吸附劑、用於電化學裝置的電極、膜電極組以及燃料電池。
由於多孔碳結構的表面積高、孔洞體積大、導電性優異且化學穩定性優異，因此多孔碳結構被用於包括(i)吸附劑領域以及(ii)囊括燃料電池、二次電池(secondary cell)及電容器的電化學領域等各種技術領域。
為了對多孔碳結構的微觀結構進行精確控制且進一步增加多孔碳結構的表面積與總孔洞體積，一般使用模板來製造多孔碳結構。舉例而言，將碳前驅物(例如，單體)注入至包括球形無機粒子及形成於球形無機粒子上的介孔殼的模板，隨後進行聚合及碳化以製備模板-碳錯合物(template-carbon complex)。然後，自模板-碳錯合物移除模板以製造中空型多孔碳結構。
然而，藉由傳統方法製造的多孔碳結構的表面積與總孔洞體積不足以滿足行業需求(例如，BET表面積為2,000平方公尺/克或大於2,000平方公尺/克且總孔洞體積為2.0立方公分/克或大於2.0立方公分/克)。
此外，一些技術領域中對多孔碳結構所需的BET表面積與總孔洞體積水準正在日益增加。
因此，本揭露是有關於一種能夠防止由於相關技術的限制及缺陷所造成的問題的具有增加的表面積與總孔洞體積之用於製造多孔碳結構的方法、多孔碳結構、吸附劑、用於電化學裝置的電極、膜電極組以及燃料電池。
本揭露的一個態樣提供一種能夠製成具有大大增加的表面積與總孔洞體積的多孔碳結構的方法。
本揭露的另一態樣提供一種具有大大增加的表面積與
總孔洞體積的多孔碳結構。
本揭露的另一態樣提供一種藉由包括具有大大增加的表面積與總孔洞體積的多孔碳結構而被賦予優異的效能的吸附劑。
本揭露的另一態樣提供一種藉由包括具有大大增加的表面積與總孔洞體積的多孔碳結構而被賦予優異的效能的用於電化學裝置的電極。
本揭露的另一態樣提供一種藉由包括具有大大增加的表面積與總孔洞體積的多孔碳結構的陽極及/或陰極而被賦予優異的效能的膜電極組。
本揭露的另一態樣提供一種藉由包括膜電極組而被賦予優異的效能的燃料電池。
除上述本揭露的態樣以外，如熟習本揭露所屬技術者應清楚地理解，本揭露的其他特徵及優點將在以下詳細說明中進行闡述。
根據本揭露的一個態樣，提供一種多孔碳結構的製造方法，所述方法包括：製備具有介孔殼的模板；將碳前驅物注入至模板中，其中碳前驅物包含聚合物前驅物及交聯劑，其中聚合物前驅物包含具有鹵素官能基的第一組分及不具有鹵素官能基的第二組分，其中聚合物前驅物中的第一組分的含量為20重量%至80重量%；對聚合物前驅物進行聚合以形成聚合物；將聚合物碳化以獲得模板-碳錯合物；以及自模板-碳錯合物移除模板。
第一組分可為鹵化單體或NH4F。
鹵化單體可為氟化單體。
第一組分可為氟苯酚，第二組分可為苯酚，且交聯劑可為多聚甲醛(paraformaldehyde)。
氟苯酚可為4-氟苯酚。
第一組分可為NH4F，第二組分可為苯酚，且交聯劑可為多聚甲醛。
所述方法可更包括：在注入碳前驅物之前利用酸來處理模板。
所述酸可包括AlCl3。
根據本揭露的另一態樣，提供一種多孔碳結構，所述多孔碳結構具有2,000平方公尺/克至5,000平方公尺/克的BET表面積以及2.0立方公分/克至7.2立方公分/克的總孔洞體積。
所述多孔碳結構可具有2,300平方公尺/克至5,000平方公尺/克的BET表面積以及2.8立方公分/克至7.2立方公分/克的總孔洞體積。
所述多孔碳結構可具有3,100平方公尺/克至5,000平方公尺/克的BET表面積以及5.0立方公分/克至7.2立方公分/克的總孔洞體積。
所述多孔碳結構可具有3,400平方公尺/克至5,000平方公尺/克的BET表面積以及5.7立方公分/克至7.2立方公分/克的總孔洞體積。
所述多孔碳結構可具有中空結構。
根據本揭露的另一態樣，提供一種吸附劑，所述吸附劑包括多孔碳結構。
根據本揭露的另一態樣，提供一種用於電化學裝置的電極，所述電極包括多孔碳結構。
根據本揭露的另一態樣，提供一種膜電極組，所述膜電極組包括：陽極；陰極；以及電解質膜，位於陽極與陰極之間，其中選自由陽極及陰極組成的群組中的至少一個電極包括：多孔碳結構；以及觸媒金屬粒子，分散於多孔碳結構上。
根據本揭露的另一態樣，提供一種燃料電池，所述燃料電池包括膜電極組。
提供本揭露的上述大體說明只是為了例示本揭露，而非旨在對本揭露的範圍進行限制。
本揭露提供一種能夠克服先前技術的限制的具有顯著增加的表面積與總孔洞體積的多孔碳結構。藉此，本揭露可滿足由於相關領域的技術發展而對多孔碳結構表面積更高且總孔洞體積更高的要求。
另外，本揭露的多孔碳結構能夠改善包含所述多孔碳結構的吸附劑的效能、以及包括所述多孔碳結構的電化學裝置(例如，燃料電池、二次電池、電容器等)的效能。
10:模板
11:球形無機粒子/無機粒子/二氧化矽粒子
12:介孔殼/介孔鋁矽氧化物殼
20:碳前驅物
100:多孔碳結構
結合附圖閱讀以下詳細說明，將更清楚地理解本揭露的上述及其他目的、特徵及其他優點，附圖中：
圖1是示出根據本揭露實施例的多孔碳結構的製造方法的示意圖。
圖2是包含本揭露的「具有鹵素官能基的組分」的碳前驅物藉由聚合及碳化而獲得的碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線及傳統碳前驅物藉由聚合及碳化而獲得的碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線。
圖3的(a)是製備例2的模板的穿透式電子顯微鏡(TEM)影像。
圖3的(b)是比較例2a的多孔碳結構的TEM影像。
圖3的(c)是實例2a的多孔碳結構的TEM影像。
圖3的(d)是實例2b的多孔碳結構的TEM影像。
圖3的(e)是實例2c的多孔碳結構的TEM影像。
圖3的(f)是比較例2b的多孔碳結構的TEM影像。
圖4是實例1a至實例1c的多孔碳結構及比較例1a及比較例1b的多孔碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線。
圖5是實例2a至實例2c的多孔碳結構及比較例2a及比較例2b的多孔碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線。
在下文中，將參照附圖更詳細地闡述本揭露的實施例。然而，以下實施例僅是以例示方式提供以便於清楚地理解本揭露，而非對本揭露的範圍進行限制。
圖1是示出根據本揭露實施例的多孔碳結構的製造方法的示意圖。
如圖1中所示，本揭露的方法包括：製備具有介孔殼12的模板10；將碳前驅物20注入至模板10中；對碳前驅物20進行聚合以形成聚合物；將聚合物碳化以獲得模板-碳錯合物；以及自模板-碳錯合物移除模板10。
模板10的製備可包括在球形無機粒子11上形成介孔殼12。
無機粒子11可包括無機氧化物，例如氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化矽及二氧化鈰。舉例而言，可商業購得的直徑為10奈米至1,000奈米的二氧化矽粒子可用作無機粒子11。作為另外一種選擇，可藉由以下方式來製備二氧化矽粒子：向氨水、乙醇及去離子水的混合溶液添加正矽酸四乙酯(tetraethyl orthosilicate，TEOS)(亦稱作「四乙氧矽烷(tetraethoxysilane)」)，且將所得混合物攪拌達充足的時間。
在下文中，為便於說明，將詳細闡述製備包括二氧化矽粒子作為無機粒子11的模板10的方法。
首先，向藉由將二氧化矽粒子11注入至分散介質(例如，乙醇與水的混合分散介質)中並攪拌達充足的時間而獲得的分
散液添加TEOS及十八烷基三甲氧基矽烷(C18-TMS)。此處，C18-TMS起到矽烷耦合劑的作用。藉由控制TEOS對C18-TMS的莫耳比，藉由之後的煆燒製程形成的介孔殼12的孔洞大小可在2奈米至50奈米的範圍內進行調節。舉例而言，所述莫耳比可為3比50。隨著TEOS對C18-TMS的莫耳比增大，介孔殼12的孔洞大小減小。
隨後，藉由例如離心分離(centrifugation)而自分散液分離出二氧化矽粒子11，且然後將二氧化矽粒子11置於爐中且在500℃至600℃(例如，約550℃)下進行煆燒達5至7小時。藉由煆燒製程來移除矽烷耦合劑(即，C18-TMS)的有機官能基，從而可將介孔殼12形成於二氧化矽粒子11上。
作為可選製程，可利用酸來處理如此獲得的模板10。舉例而言，將模板10浸入於含有AlCl3的酸性溶液中，進行乾燥，且然後在500℃至600℃(例如，約550℃)下進行煆燒達2至4小時以製備具有介孔鋁矽氧化物殼(mesoporous aluminosilica shell)12的模板10。此種酸處理使得在模板10的表面上能夠形成酸性部位(acid site)以誘發表面反應，最終使藉由模板10製造的多孔碳結構的表面積與總孔洞體積最大化。
然後，如圖1中所示，將碳前驅物20注入至模板10中。在本揭露中對於注入碳前驅物20的方法並無特別限制。舉例而言，可藉由例如真空充填(vacuum-filling)等方法將碳前驅物20注入至模板10中的介孔中。
根據本揭露，碳前驅物20包含聚合物前驅物及交聯劑，且聚合物前驅物包含具有鹵素官能基的第一組分及不具有鹵素官能基的第二組分。第一組分及第二組分中的每一者可為單體。作為另外一種選擇，第一組分可為鹵化劑，且只有第二組分可為單體組分。在一些情形中，碳前驅物20可更包含用於單體組分的聚合的起始劑。
單體組分可藉由縮合聚合(condensation polymerization)或加成聚合(addition polymerization)來形成聚合物。舉例而言，碳前驅物20可包含能夠藉由縮合聚合形成酚醛樹脂的酚醛單體作為單體組分且可包含多聚甲醛作為交聯劑。
具有鹵素官能基的第一組件可為鹵化單體及/或NH4F。鹵化單體為其中與第二組分相同的單體被鹵素官能基取代的單體，且可為氟化單體、氯化單體、溴化單體或碘化單體，且較佳為氟化單體。
舉例而言，當碳前驅物20包含苯酚作為第二組分且包含多聚甲醛作為交聯劑時，第一組分可為鹵化苯酚，例如氟苯酚、氯苯酚、溴苯酚或碘苯酚，較佳為氟苯酚，且更佳為4-氟苯酚。即，根據本揭露實施例的碳前驅物20可包含4-氟苯酚、苯酚及多聚甲醛。
作為另外一種選擇，代替鹵化單體或除鹵化單體以外，本揭露的碳前驅物20亦可包含NH4F作為具有鹵素官能基的第一組分。舉例而言，根據本揭露實施例的碳前驅物20可包括NH4F、
苯酚及多聚甲醛。
本揭露的發明者發現，碳前驅物20中所包含的「具有鹵素官能基的第一組分」會顯著地增加藉由碳前驅物20的聚合及碳化獲得的碳結構的表面積。
圖2是包含本揭露的「具有鹵素官能基的組分」的碳前驅物藉由聚合及碳化而獲得的碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線及傳統碳前驅物藉由聚合及碳化而獲得的碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線。
具體而言，圖2的曲線圖示出(i)藉由以下方式獲得的第一碳前驅物的BET吸附/去吸附等溫曲線：在160℃下將包含4-氟苯酚的碳前驅物(苯酚：0.2克，4-氟苯酚：0.2克)與苯酚及多聚甲醛一起加熱6小時，隨後在Ar氣氛中在1,000℃下進行聚合及碳化6小時；(ii)藉由以下方式獲得的第二碳前驅物的BET吸附/去吸附等溫曲線：在160℃下將包含NH4F的碳前驅物(苯酚：0.3克，NH4F：0.1克)與苯酚及多聚甲醛一起加熱6小時，隨後在Ar氣氛中在1,000℃下進行聚合及碳化6小時；以及(iii)藉由以下方式獲得的第三碳前驅物的BET吸附/去吸附等溫曲線：在160℃下將包含苯酚及多聚甲醛的碳前驅物(苯酚：0.4克)加熱6小時，隨後在Ar氣氛中在1,000℃下聚合及碳化6小時。
自圖2可見，自本揭露的除了包含作為單體的第二組分之外更包含「具有鹵素官能基的第一組分」(例如4-氟苯酚或NH4F)的碳前驅物20獲得的碳結構(即，第一碳結構及第二碳結構)具
有較自本揭露的僅包含作為單體的第二組分且缺少「具有鹵素官能基的組分」的碳前驅物獲得的碳結構(即，第三碳結構)大得多的表面積。
根據本揭露的實施例，包含第一組分及第二組分的聚合物前驅物中的具有鹵素官能基的第一組分的含量為20重量%至80重量%，更佳為25重量%至75重量%。當聚合物前驅物中的具有鹵素官能基的第一組分的含量小於20重量%時，增加根據本揭露的碳結構表面積的效果可能不足。另一方面，當聚合物前驅物中的具有鹵素官能基的第一組分的含量大於80重量%時，會發生碳結構的結構瓦解(structural collapse)，且其表面積會大大減小。
返回參照圖1，將碳前驅物20注入至模板10中且然後對碳前驅物20(更具體而言，聚合物前驅物，且再具體而言，單體組分)進行聚合而形成聚合物。聚合反應的溫度及時間可慮及構成碳前驅物20的組分來確定。舉例而言，當碳前驅物20包含酚醛單體及多聚甲醛時，可在150℃至200℃的溫度下實行聚合反應5小時至7小時。
然後，對藉由碳前驅物20的聚合形成的聚合物進行碳化以獲得模板-碳錯合物。可在惰性氣體(例如Ar或N2)的存在下在800℃至1,200℃的溫度下實行碳化製程5小時至7小時。
然後，自模板-碳錯合物移除模板10以獲得本揭露的多孔碳結構100。舉例而言，在強鹼(例如，NaOH、KOH等)或強酸(例如，HF)中溶解模板10，且利用乙醇、水或其混合物來洗
滌剩餘結構並在洗滌溶液的沸點或高於洗滌溶液的沸點下乾燥充足的時間以獲得多孔碳結構100。
藉由上述方法獲得的本揭露的多孔碳結構100具有為2,000平方公尺/克至5,000平方公尺/克、更佳為2,300平方公尺/克至5,000平方公尺/克的高BET表面積，且具有為2.0立方公分/克至7.2立方公分/克、更佳為2.8立方公分/克至7.2立方公分/克的高總孔洞體積。
具體而言，當在將碳前驅物20注入至模板10之前使模板10經歷酸處理(例如，使用AlCl3)及煆燒時，如此獲得的最終的多孔碳結構100具有為3,100平方公尺/克至5,000平方公尺/克、更佳為3,400平方公尺/克至5,000平方公尺/克的更高的BET表面積，且具有為5.0立方公分/克至7.2立方公分/克、更佳為5.7立方公分/克至7.2立方公分/克的更高總孔洞體積。
本揭露的多孔碳結構100可為中空結構，如圖1中所示。
本揭露的多孔碳結構100可用於電化學裝置的吸附劑及/或電極的製備，藉此改善其效能。
舉例而言，本揭露的多孔碳結構100可用於製造用於燃料電池的膜電極組。換言之，在包括陽極、陰極及位於陽極與陰極之間的電介質膜的膜電極組中，選自由陽極及陰極組成的群組中的至少一個電極包括本揭露的多孔碳結構100及分散於多孔碳結構100上的觸媒金屬粒子。
在下文中，將參照製備例、實例及比較例更詳細地闡述
本揭露。然而，所述製備例、實例及比較例不應被闡釋為對本揭露的範圍進行限制。
製備例1
將可商業購得的二氧化矽奈米粒子分散於乙醇與水的混合分散介質中以獲得混合物。向混合物添加TEOS及C18-TMS並攪拌4小時。然後，在550℃下對藉由離心分離而自混合物分離出的二氧化矽奈米粒子煆燒6小時以製備其中在二氧化矽奈米粒子中的每一者上均形成有介孔殼的模板。
製備例2
將製備例1中所獲得的模板浸入於0.2克的含AlCl3溶液中，進行乾燥，且在550℃下進行煆燒3小時以製備具有介孔鋁矽氧化物殼的模板。
實例1a
藉由真空充填方法將碳前驅物注入至在製備例1中所獲得的模板中的介孔。碳前驅物包含聚合物前驅物(4-氟苯酚及苯酚)以及交聯劑(多聚甲醛)。聚合物前驅物中的4-氟苯酚及苯酚的含量分別為0.1克及0.3克。隨後，在160℃下對其中注入有碳前驅物的模板進行加熱6小時以對碳前驅物進行聚合。然後，在Ar氣氛中在1,000℃下將聚合物碳化6小時以獲得模板-碳錯合物。隨後，將模板10溶解於HF中且自模板-碳錯合物移除模板10，且對
剩餘結構進行洗滌及乾燥而製成多孔碳結構。
實例1b
除聚合物前驅物中的4-氟苯酚及苯酚的含量均為0.2克以外，以與實例1a中相同的方式製成了多孔碳結構。
實例1c
除聚合物前驅物中的4-氟苯酚及苯酚的含量分別為0.3克及0.1克以外，以與實例1a中相同的方式製成了多孔碳結構。
比較例1a
除聚合物前驅物僅包含苯酚(0.4克)而不包含4-氟苯酚以外，以與實例1a中相同的方式製成了多孔碳結構。
比較例1b
除聚合物前驅物僅包含4-氟苯酚(0.4克)而不包含苯酚以外，以與實例1a中相同的方式製成了多孔碳結構。
實例2a
除使用製備例2的模板代替製備例1的模板以外，以與實例1a中相同的方式製成了多孔碳結構。
實例2b
除聚合物前驅物中的4-氟苯酚及苯酚的含量均為0.2克以外，以與實例2a中相同的方式製成了多孔碳結構。
實例2c
除聚合物前驅物中的4-氟苯酚及苯酚的含量分別為0.3
克及0.1克以外，以與實例2a中相同的方式製成了多孔碳結構。
比較例2a
除聚合物前驅物僅包含苯酚(0.4克)而不包含4-氟苯酚以外，以與實例2a中相同的方式製成了多孔碳結構。
比較例2b
除聚合物前驅物僅包含4-氟苯酚(0.4克)而不包含苯酚以外，以與實例2a中相同的方式製成了多孔碳結構。
圖3中示出具有介孔鋁矽氧化物殼的製備例2的模板以及實例2a至實例2c與比較例2a及比較例2b的多孔碳結構的穿透式電子顯微圖。圖3的(a)是製備例2的模板的TEM影像，圖3的(b)是其中碳前驅物中的4-氟苯酚的含量為0重量%的比較例2a的多孔碳結構的TEM影像，圖3的(c)是其中碳前驅物中的4-氟苯酚對苯酚的重量比為1：3的實例2a的多孔碳結構的TEM影像，圖3的(d)是其中碳前驅物中的4-氟苯酚對苯酚的重量比為1：1的實例2b的多孔碳結構的TEM影像，圖3的(e)是其中碳前驅物中的4-氟苯酚對苯酚的重量比為3：1的實例2c的多孔碳結構的TEM影像，且圖3的(f)是其中碳前驅物中的苯酚的含量為0重量%的比較例2b的多孔碳結構的TEM影像。
圖3的(b)至圖3的(e)示出，隨著聚合物前驅物中的具有鹵素官能基(即，4-氟苯酚)的組分的含量(或具有鹵素官
能基的第一組分對不具有鹵素官能基的第二組分的重量比)增加，中空碳結構的介孔殼的孔隙率(porosity)增大。另一方面，自圖3的(f)可見，當聚合物前驅物中具有鹵素官能基(即，4-氟苯酚)的組分的含量過高時，碳結構會瓦解。
使用BET分析儀(麥克默瑞提克公司(Micromeritics)，ASAP-2020)來獲得實例及比較例的多孔碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線。圖4是實例1a至實例1c的多孔碳結構及比較例1a及比較例1b的多孔碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線，且圖5是實例2a至實例2c的多孔碳結構以及比較例2a及比較例2b的多孔碳結構的BET吸附/去吸附等溫曲線。
自圖4及圖5可見，使用包含具有適量鹵素官能基(即，4-氟苯酚)的組分的碳前驅物製備的根據本揭露實施例的多孔碳結構具有較使用不包含具有鹵素官能基的組分的碳前驅物製備的比較例1a及比較例2a的多孔碳結構大得多的表面積。
另一方面，比較例1b及比較例2b的BET吸附/去吸附等溫曲線證實了以下事實：當使用包含含量過大的具有鹵素官能基的組分的碳前驅物來製備多孔碳結構時，碳結構會瓦解，且其表面積會因此減小。
另外，使用BET分析儀(麥克默瑞提克公司，ASAP-2020)對製備例的模板以及實例及比較例的多孔碳結構的BET表面積
(SBET)、微孔體積(VMICRO)、介孔體積(VMESO)、總孔洞體積(VTOTAL)及孔洞大小進行量測。具體而言，對五個隨機選擇的樣品的物理性質進行量測，並計算出每一物理性質的量測值的平均值，並在下表1中示出。
自表1可見，比較例的多孔碳結構具有為小於1,500平方公尺/克的相對低的BET表面積(SBET)及為小於2.0立方公分/克的相對低的總孔洞體積(VTOTAL)，而本揭露實施例的多孔碳結構具有為2,000平方公尺/克至4,400平方公尺/克、更具體而言為2,300平方公尺/克至4,400平方公尺/克的高的BET表面積(SBET)及為2.0立方公分/克至6.8立方公分/克，更具體而言為2.8立方公分/克至6.8立方公分/克的高的總孔洞體積(VTOTAL)。
特別地，各自使用製備例2的模板藉由將製備例1的模板浸入於包含AlCl3的酸溶液中並隨後進行乾燥及煆燒所獲得的
實例2a至實例2c的多孔碳結構具有為3,100平方公尺/克至4,400平方公尺/克、更具體而言為3,400平方公尺/克至4,400平方公尺/克的顯著高的BET表面積(SBET)及為5.0立方公分/克至6.8立方公分/克、更具體而言為5.7立方公分/克至6.8立方公分/克的顯著高的總孔洞體積(VTOTAL)。
另一方面，實例2a至實例2c中的每一者示出兩個孔洞大小值，此表示該些碳結構的孔洞具有雙峰大小分佈(bimodal size distribution)。
10:模板
11:球形無機粒子/無機粒子/二氧化矽粒子
12:介孔殼/介孔鋁矽氧化物殼
20:碳前驅物
100:多孔碳結構
Claims (13)
- 一種多孔碳結構，具有3,100平方公尺/克至5,000平方公尺/克的BET表面積以及5.0立方公分/克至7.2立方公分/克的總孔洞體積，其中所述多孔碳結構具有中空結構。
- 如請求項1所述的多孔碳結構，其中所述多孔碳結構具有3,400平方公尺/克至5,000平方公尺/克的BET表面積以及5.7立方公分/克至7.2立方公分/克的總孔洞體積。
- 一種用於製造如請求項1或2所述的多孔碳結構的方法，所述方法包括：製備具有介孔殼的模板；利用酸來處理所述模板；將碳前驅物注入至所述酸處理的模板中，其中所述碳前驅物包括聚合物前驅物及交聯劑，所述聚合物前驅物包括具有鹵素官能基的第一組分及不具有鹵素官能基的第二組分，且所述聚合物前驅物中的所述第一組分的含量為20重量%至80重量%；對所述聚合物前驅物進行聚合以形成聚合物；將所述聚合物碳化以獲得模板-碳錯合物；以及自所述模板-碳錯合物移除所述模板。
- 如請求項3所述的方法，其中所述第一組分為鹵化單體或NH4F。
- 如請求項4所述的方法，其中所述鹵化單體為氟化單體。
- 如請求項3所述的方法，其中所述第一組分為氟苯酚，所述第二組分為苯酚，且所述交聯劑為多聚甲醛。
- 如請求項6所述的方法，其中所述氟苯酚為4-氟苯酚。
- 如請求項3所述的方法，其中所述第一組分為NH4F，所述第二組分為苯酚，且所述交聯劑為多聚甲醛。
- 如請求項3所述的方法，其中所述酸包括AlCl3。
- 一種吸附劑，包括如請求項1或2所述的多孔碳結構。
- 一種用於電化學裝置的電極，所述電極包括如請求項1或2所述的多孔碳結構。
- 一種膜電極組，包括：陽極；陰極；以及電解質膜，位於所述陽極與所述陰極之間，其中選自由所述陽極及所述陰極組成的群組中的至少一個電極包括：如請求項1或2所述的多孔碳結構；以及觸媒金屬粒子，分散於所述多孔碳結構上。
- 一種燃料電池，包括如請求項12所述的膜電極組。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030068765A (ko) * | 2002-02-18 | 2003-08-25 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 메조다공성의 외각을 갖는 중공형 나노 캡슐 구조체의제조방법 |
| KR20100125798A (ko) * | 2009-05-21 | 2010-12-01 | 한국화학연구원 | 기공 크기 조절이 가능한 메조다공성 탄소 제조용 조성물 및 이의 제조방법 |
| TW201246654A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-16 | Basf Se | Particulate porous carbon material and use thereof in lithium cells |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100587494B1 (ko) * | 2004-06-09 | 2006-06-09 | 한국화학연구원 | 메조다공성 껍질을 갖는 중공/구형 탄소 나노 구조체의표면적 증진방법 |
| US8114510B2 (en) * | 2009-05-20 | 2012-02-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Mesoporous carbon materials |
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR20030068765A (ko) * | 2002-02-18 | 2003-08-25 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 메조다공성의 외각을 갖는 중공형 나노 캡슐 구조체의제조방법 |
| KR20100125798A (ko) * | 2009-05-21 | 2010-12-01 | 한국화학연구원 | 기공 크기 조절이 가능한 메조다공성 탄소 제조용 조성물 및 이의 제조방법 |
| TW201246654A (en) * | 2011-03-31 | 2012-11-16 | Basf Se | Particulate porous carbon material and use thereof in lithium cells |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 期刊 Ying Wan, "Direct Triblock-Copolymer-Templating Synthesis of Highly Ordered Fluorinated Mesoporous Carbon", Chemistry of Materials, vol.20, 2008, Page 1012-1018. * |
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