有序介孔碳的控制合成、化学改性及其吸附性能.docx

有序介孔碳的控制合成、化学改性及其吸附性能
引言
介孔碳是指孔径大小在2~50nm、孔壁具有尺寸有序结构的碳材料。由于具有宽的孔径分布、大的比表面积、优越的化学稳定性、良好的导电性和光学性质等特点，介孔碳材料在能源存储、吸附分离、催化剂和光电催化等领域受到广泛关注。其中，有序介孔碳（OAMC）的孔径大小和分布可以通过不同的制备方法调控，具有更优秀的性能和应用前景。本文将介绍有序介孔碳的控制合成、化学改性及其吸附性能的研究进展。
有序介孔碳的控制合成
有序介孔碳的制备方法可以分为硬模板法、软模板法和自组装法三种。硬模板法是指使用硬质材料（如硅胶、铝、钛等）作为模板，通过溶胶-凝胶法或炭化法制备介孔碳材料。早期的硬模板法得到的介孔碳材料具有高比表面积和优异的催化性能，但其复杂的合成过程和难以回收的模板限制了其大规模应用。软模板法是指利用长连续链状分子或盘状分子在水溶液中自组装形成结构，再通过炭化、活化等处理制备介孔碳材料。软模板法相对于硬模板法来说，具有制备条件温和、反应时间短、适用于大规模制备等优点，但由于自组装过程较为复杂，控制孔径分布较难。自组装法是指利用阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的相互作用，形成胶束然后炭化或活化形成介孔碳材料。自组装法的孔径分布和孔道连通性比软模板法更容易控制，但需要高精度的操作和更长的制备时间。
化学改性方法
为了进一步提高有序介孔碳的性能，研究者们采用了各种化学改性方法。其中，有机物质修饰被广泛应用于改善有序介孔碳的性能，如改善对催化剂的分散和控制孔径的大小和形状。此外，采用含氮和含硫杂原子的化合物改性，可以提高介孔碳的吸附性能，如对水、二氧化碳、甲烷等气体的吸附性能。
介孔碳的吸附性能
由于其高比表面积和良好的孔道结构，介孔碳在吸附分离、气体存储和催化剂等方向具有广泛的应用前景。在吸附性能方面，研究者们采用了超临界二氧化碳法、等温吸附实验等方法，研究了各种气体在介孔碳中的吸附性能。例如，研究发现将含硫杂原子化合物拖酸灌注到有序介孔碳材料中，可以显著提高对二氧化碳的吸附能力。类似地，将含氮杂原子化合物拖酸灌注到有序介孔碳材料中，可以增加对甲烷和氨气的吸附能力。
结论
有序介孔碳具有较好的应用前景，其制备方法、化学改性和吸附性能的研究已经取得了一定的进展。未来，我们应该深入研究其在能源和环境领域的应用，为促进其产业化应用提供更多有价值的信息。