物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (12): 2826-2840.doi: 10.3866/PKU.WHXB201609141

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有序介孔碳材料的软模板合成、结构改性与功能化

刘丹,胡艳艳,曾超,屈德宇*()   

  • 收稿日期:2016-06-24 发布日期:2016-11-30
  • 通讯作者: 屈德宇 E-mail:deyuquwuhan@163.com
  • 作者简介:刘丹,2002年本科毕业于武汉理工大学化学系,2011年获武汉理工大学材料物理与化学博士学位。现为武汉理工大学化学系副教授。2016年初赴美国威斯康辛大学进行博士后研究。主要从事多孔材料的设计合成及其在电化学储能方面的应用|胡艳艳,2015年本科毕业于河南工业大学,现在武汉理工大学化学、化工与生命科学学院化学工程与技术专业,科学硕士研究生在读。主要从事介孔碳材料的合成以及电化学性能方面的研究|曾超,2014年本科毕业于武汉理工大学理学院应用化学专业。同年,进入武汉理工大学化学、化工与生命科学学院应用化学专业进行研究生学习。主要从事有序介孔碳材料合成方法学相关领域研究|屈德宇,1993年毕业于武汉大学化学系,2002年获加拿大渥太华大学博士学位。而后以NSERC Postdoctoral fellow和JSPS Postdoctoral fellow身份,在加拿大国家研究院(NRC)和日本北海道大学化学系从事研究工作。2007-2011年为韩国高丽大学世宗分校新材料化学系助理教授。现为武汉理工大学化学系教授。主要从事碳材料的合成,锂电池,超级电容器等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(21401145,11474226)

Soft-Templated Ordered Mesoporous Carbon Materials: Synthesis, Structural Modification and Functionalization

Dan LIU,Yan-Yan HU,Chao ZENG,De-Yu QU*()   

  • Received:2016-06-24 Published:2016-11-30
  • Contact: De-Yu QU E-mail:deyuquwuhan@163.com
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China(21401145,11474226)

摘要:

有序介孔碳材料在吸附、分离、催化以及能量存储/转化等方面具有广阔的应用前景。相较于复杂的硬模板路线,基于两亲性嵌段共聚物和聚合物前驱体间(如酚醛树脂)自组装的软模板路线是合成有序介孔碳材料更为有效的方法。本文讨论比较了溶剂挥发诱导自组装法、水相协同自组装法和无溶剂法等三种典型软模板路线的基本过程和特点,并介绍了近年来在新型碳前驱体应用、介孔碳的结构改性和功能化等方面的一些重要进展,最后总结了介孔碳的合成研究中所需解决的关键问题。

关键词: 有序介孔材料, 多孔碳, 嵌段共聚物, 软模板, 自组装

Abstract:

Ordered mesoporous carbon materials (OMCs) have potentially broad applications in many fields, such as adsorption, separation, catalysis, and energy storage/conversion. Compared with the elaborate hardtemplate strategy, the soft-template approach, which is based on the self-assembly between amphiphilic block copolymers and polymerizable precursors (e.g., phenolic resins), is a more effective and efficient method for the synthesis of OMCs. In this review, the mechanism and characteristics for three main soft-template methods, i.e., solvent evaporation-induced self-assembly synthesis, aqueous cooperative self-assembly synthesis and solvent-free synthesis, are discussed and compared. In addition, a few highlights of recent progress, including application of novel carbon precursors, structural modification and functionalization of OMCs, are outlined. Finally, we summarize the crucial issues to be addressed in developing the synthesis methodology of OMCs.

Key words: Ordered mesoporous material, Porous carbon, Block copolymer, Soft template, Self-assembly

MSC2000: 

  • O647