介孔碳材料的合成及應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　有序介孔碳材料是一類新型納米結(jié)構(gòu)材料，具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和孔容、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等一系列優(yōu)點(diǎn)，在吸附、催化、儲氫及電化學(xué)等眾多領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。因此，介孔碳材料一經(jīng)誕生就引起了國際物理學(xué)、化學(xué)及材料學(xué)界的高度關(guān)注，并得到迅猛發(fā)展，成為跨學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一。《介孔碳材料的合成及應(yīng)用》講述了作者在多年教學(xué)和科研的基礎(chǔ)上借鑒國內(nèi)外最新成果，力求全面、深入地介紹介孔碳材料的合成及其應(yīng)用的相關(guān)知識。全書共包括十章，前兩章為基礎(chǔ)性知識，介紹了介孔材料的種類和結(jié)構(gòu)、合成及表征方法，以及介孔碳材料的合成方法、功能化及其形貌控制等。其余八章為研究性成果介紹及其論述，主要包括含硅嵌段共聚物輔助合成介孔碳材料的制備過程及其機(jī)理分析，并進(jìn)一步介紹了介孔碳材料在吸附催化、儲氫、超級電容器、鋰離子電池、燃料電池和化學(xué)修飾電極中的應(yīng)用情況?！督榭滋疾牧系暮铣杉皯?yīng)用》可供從事材料、化學(xué)和物理學(xué)的教學(xué)、科研、生產(chǎn)等方面的從業(yè)者參考閱讀，對相關(guān)專業(yè)的研究生和本科生也具有重要的參考價值。

書籍目錄

第1章 介孔材料概述
1.1 介孔材料的種類
1.1.1 介孔氧化硅材料
1.1.2 介孔碳材料
1.1.3 介孔磷酸鹽
1.1.4 介孔金屬氧化物
1.1.5 介孔金屬硫化物
1.2 介孔材料的結(jié)構(gòu)
1.3 介孔材料的合成
1.3.1 介孔材料的合成條件
1.3.2 介孔材料的合成方法
1.3.3 介孔材料的控制合成
1.4 介孔材料的化學(xué)改性
1.5 介孔材料的形成機(jī)理
1.6 介孔材料的表征方法
1.6.1 x射線衍射
1.6.2 氣體吸附法
1.6.3 電子顯微技術(shù)
1.6.4 固體核磁共振
1.6.5 紅外光譜
1.6.6 紫外漫反射可見光譜分析
1.6.7 熱重分析
1.7 介孔材料的應(yīng)用
1.7.1 介孔材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用
1.7.2 有序介孔材料在分離領(lǐng)域的應(yīng)用
1.7.3 介孔材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用
1.7.4 介孔材料在材料制備領(lǐng)域的應(yīng)用
1.7.5 介孔材料在光電領(lǐng)域的應(yīng)用
1.8 介孔材料存在的問題及發(fā)展方向
參考文獻(xiàn)
第2章 介孔碳材料的合成
2.1 介孔碳材料的合成方法
2.1.1 催化活化法
2.1.2 有機(jī)凝膠碳化法
2.1.3 模板法
2.2 介孔碳材料的功能化
2.2.1 直接合成法
2.2.2 表面氧化
2.2.3 koh／co2活化
2.2.4 磺化
2.2.5 鹵化
2.2.6 接枝
2.2.7 浸漬
2.3 介孔碳材料的形貌控制
2.3.1 膜和纖維狀介孔碳材料
2.3.2 介孔碳單晶
2.3.3 介孔碳單片
2.3.4 球形介孔碳
2.4 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章 pdms-peo嵌段共聚物輔助合成介孔碳材料
3.1 引言
3.2 pdms-peo嵌段共聚物簡介
3.3 pdms-peo嵌段共聚物輔助合成介孔碳材料
3.4 介孔碳材料的結(jié)構(gòu)表征
3.5 結(jié)果與討論
3.5.1 具有p6m對稱性的有序介孑l材料
3.5.2 具有im3m對稱性的有序介孑l材料
3.6 介孔碳材料形成機(jī)理分析
3.7 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章 介孔碳材料在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用
4.1 介孔碳作為氣相吸附劑的應(yīng)用研究進(jìn)展
4.2 介孔碳作為液相吸附劑的應(yīng)用研究進(jìn)展
4.2.1 介孔碳材料對染料大分子的吸附
4.2.2 介孔碳材料對生物大分子的吸附
4.2.3 介孔碳材料對金屬離子的吸附
4.2.4 介孑l碳材料對水相中有機(jī)污染物的吸附
4.2.5 介孑l碳材料對硫化物的吸附
4.3 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章 介孔碳材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用
5.1 加氫反應(yīng)
5.1.1 加氫脫硫反應(yīng)
5.1.2 苯加氫反應(yīng)
5.1.3 硝基苯加氫反應(yīng)
5.1.4 烯烴加氫
5.1.5 肉桂醛加氫反應(yīng)
5.1.6 手性腈加氫反應(yīng)
5.2 氧化反應(yīng)
5.2.1 醇氧化反應(yīng)
5.2.2 氧化脫硫反應(yīng)
5.2.3 co氧化反應(yīng)
5.3 分解反應(yīng)
5.3.1 氨分解反應(yīng)
5.3.2 肼分解反應(yīng)
5.3.3 h202分解反應(yīng)
5.4 酯化反應(yīng)
5.5 烷基化反應(yīng)
5.6 偶聯(lián)反應(yīng)
5.6.1 氯苯ullmann偶聯(lián)反應(yīng)
5.6.2 suzukimiyaura碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)
5.7 水解反應(yīng)
5.8 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章 介孔碳材料在儲氫領(lǐng)域的應(yīng)用
6.1 儲氫方法概述
6. 1.1 高壓氣態(tài)儲氫
6. 1.2 液化儲氫
6. 1.3 金屬氫化物儲氫
6.1.4 絡(luò)合氫化物
6. 1.5 玻璃微球儲氫
6.1.6 有機(jī)液體氫化物儲氫
6.1.7 物理吸附儲氫
6.2 多孔碳材料在儲氫領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展
6.3 介孔碳材料在儲氫領(lǐng)域應(yīng)用的研究進(jìn)展
6.4 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章 介孔碳材料在超級電容器中的應(yīng)用
7.1 超級電容器簡介
7.1.1 超級電容器的定義及特點(diǎn)
7.1.2 超級電容器的結(jié)構(gòu)
7.1.3 超級電容器的應(yīng)用
7.2 超級電容器用碳電極材料
7.2.1 活性碳
7.2.2 碳?xì)饽z
7.2.3 碳納米管
7.3 介孔碳材料在超級電容器中的應(yīng)用研究進(jìn)展
7.3.1 純有序介孔碳材料
7.3.2 有序介孔碳復(fù)合材料
7.3.3 含雜原子的有序介孔碳材料
7.3.4 含多級孔道結(jié)構(gòu)的有序介孔碳材料
7.3.5 介孔碳材料作為非對稱超級電容器電極材料
7.4 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第8章 介孔碳材料在鋰離子電池中的應(yīng)用
8. 1 鋰離子電池簡介
8. 2 鋰離子電池用碳電極材料
8.2.1 石墨
8.2.2 焦碳
8.2.3 碳纖維
8.2.4碳?xì)饽z
8.2.5 碳納米管
8.2.6 石墨烯
8.3 介孔碳材料在鋰離子電池中的應(yīng)用研究進(jìn)展
8.4 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第9章 介孔碳材料在燃料電池中的應(yīng)用
9.1 燃料電池簡介
9.2 碳材料在燃料電池催化劑載體方面的應(yīng)用
9.2.1 碳黑
9.2.2 空心碳球
9.2.3 碳納米纖維
9.2.4 碳?xì)饽z
9.2.5 碳納米管
9.2.6 石墨烯
9.2.7 富勒烯納米簇
9.2.8 碳納米籠
9.3 介孔碳材料在燃料電池中的應(yīng)用研究進(jìn)展
9.3.1 未改性

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   美國通用汽車公司首先開發(fā)出用于燃料電池的、耐壓達(dá)70MPa的雙層結(jié)構(gòu)儲氫罐，內(nèi)層是由無接縫內(nèi)罐及碳復(fù)合材料組成，外層是可吸收沖擊的堅(jiān)固殼體，體積與以往耐壓為35MPa的儲氫罐相同，可儲存3.1kg壓縮氫。美國福特公司報道的壓縮儲氫瓶，其成本比液氫儲罐成本約低20％，但由于最大耐壓為20MPa，故儲氫密度偏低。德國基爾造船廠所研制的新型儲氫罐內(nèi)有很多特種合金柵欄，氣態(tài)氫被高度壓縮進(jìn)柵欄內(nèi)，其儲氫量要比其他容器大得多，另外這種儲氫罐所用材料抗壓性能好、可靠性高、理論使用壽命可達(dá)25年，是一種既安全又經(jīng)濟(jì)的壓縮儲氫工具。在此基礎(chǔ)上，Takeichi等在2003年提出了一種新型壓縮儲氫容器Al—CFRP，它是由鋁碳纖維加固塑料與儲氫合金構(gòu)成的混合器，質(zhì)量和體積能量密度都較高，可以儲氫5kg。 6.1.2液化儲氫 常壓下，液氫的熔點(diǎn)為20K，氣化潛熱為921 kJ／mol。常溫常壓下液氫的密度為氣態(tài)氫的845倍，液氫儲存的體積能量密度比壓縮儲存高好幾倍。液氫的熱值高，每千克熱值為汽油的3倍。液氫儲存特別適宜儲存空間有限的運(yùn)載場合。液氫儲存的質(zhì)量最小，儲存體積也比高壓壓縮儲氫小得多。從質(zhì)量和體積上考慮，液化儲存是一種極為理想的儲氫方式。液氫儲存還應(yīng)考慮氫的轉(zhuǎn)化熱，使氫的轉(zhuǎn)化在液化之前完成。與其他低溫液體儲存時相似，為提高液氫儲存的安全性和經(jīng)濟(jì)性，減少儲存容器內(nèi)蒸發(fā)損失，需要提高儲存容器的絕熱性能和選用優(yōu)質(zhì)輕材，對儲存容器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，這是低溫液體儲存面臨的共同問題。 由于實(shí)際應(yīng)用中液化儲氫需要一個或多個冷卻循環(huán)裝置，導(dǎo)致成本偏高。墨西哥SS—Soluciones公司最近發(fā)明了一種能循環(huán)冷卻的裝置，其內(nèi)部是一種稱作CRM的特殊冷卻材料，其最大特性是熱焓變化大，該液化儲氫系統(tǒng)有望很快應(yīng)用到燃料電池車供氫裝置中。 總之，液化儲氫技術(shù)是一種高效的儲氫技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的。其存在問題主要是氫的液化成本和蒸發(fā)率，如果能夠有效降低氫的液化成本和蒸發(fā)率，液化儲氫將是一種非常有前景的儲氫技術(shù)。 6.1.3金屬氫化物儲氫 某些過渡金屬、合金、金屬間化合物由于其特殊的晶格結(jié)構(gòu)等原因，在一定的條件下，氫原子比較容易進(jìn)入金屬晶格的間隙中，形成金屬氫化物。金屬氫化物具有可逆吸放氫的性質(zhì)，可存儲相當(dāng)于自身體積上千倍的氫氣。

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