熔鹽法制備納米孔炭材料研究進展
來源：未知
發(fā)布日期：2019-04-19 10:50【大 中 小】
納米孔炭材料是一種由球狀納米顆粒相互連接而成的輕質(zhì)納米多孔材料，具有獨特的納米孔、納米骨架結(jié)構(gòu)，可以作為催化劑載體、吸附劑和電容器的電極材料，同時其具有耐超高溫性能，且比消光系數(shù)很高，用作高超聲速飛行器熱防護系統(tǒng)的防隔熱材料潛力巨大。溶膠－凝膠技術(shù)是制備納米孔炭材料的傳統(tǒng)方法之一，其基本制備工藝包括溶膠配置、凝膠老化、溶劑置換、超臨界干燥、炭化等工藝過程，該方法的缺點是工藝步驟多、制備周期 長、耗能高，其中超臨界干燥消耗大量液態(tài)CO2或乙醇，增加了生產(chǎn)成本，產(chǎn)量小，難以實現(xiàn)納米孔炭材料規(guī)?；a(chǎn)。最近幾年，以熔鹽法制備納米孔炭材料的研究日益增多，也取得了很大的進步; 使用的炭前驅(qū)體由單一的葡萄糖發(fā)展到離子液體、有機單體等，制備的納米孔炭材料比表面積達(dá)到了2660m2 /g。以熔鹽法制備納米孔炭材料，其工藝過程具有工藝簡單、制備周期短、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，所制備的納米孔炭材料比表面積高，孔結(jié)構(gòu)可通過改變?nèi)埯}的用量進行設(shè)計，由于以上優(yōu)點，通過熔鹽法合成納米孔炭材料將成為一種很有前景的新方法。
1 熔鹽法制備納米孔炭材料原理和常用熔鹽的性質(zhì)熔鹽法是采用一種或幾種低熔點的鹽類作為反應(yīng)介質(zhì)，將鹽和反應(yīng)物按照一定質(zhì)量比例配成反應(yīng)混合物，混合均勻后，加熱升溫使鹽熔化，反應(yīng)物在高溫熔融鹽中完成反應(yīng)，冷卻至室溫后，用去離子水清洗數(shù)次以除去其中的可溶鹽，經(jīng)過濾、洗滌和常壓干燥得到合成產(chǎn)物。鹽在熔鹽法中起到了熔劑和反應(yīng)介質(zhì)的作用。當(dāng)溫度高于鹽的熔點后，熔鹽變成液相，為反應(yīng)提供一個液相環(huán)境，使得體系具有更高的反應(yīng)活性和流動性， 反應(yīng)物的擴散和遷移速率更快，使得反應(yīng)在相對較低的溫度和較短的時間內(nèi)完成，并且制得的產(chǎn)物均勻性好，不易團聚。熔鹽法合成納米孔炭材料，關(guān)鍵是選出合適的熔鹽，熔鹽對于納米孔炭材料的成形性、密度和微觀結(jié)構(gòu)有重要影響，熔鹽的物化性質(zhì)(熔點、沸點、溶解度、蒸汽壓、化學(xué)穩(wěn)定性等)是選擇熔鹽的重要因素。常見的熔鹽是堿金屬、堿土金屬的鹵化物、硫酸鹽、硝酸鹽等，下面將討論熔鹽影響納米孔炭材料生長的主要物化性質(zhì)，包括熔點、沸點、溶解度、蒸汽壓、化學(xué)穩(wěn)定性等。
2 熔鹽法制備納米孔炭材料研究進展 自從 2013 年 Markus Antonietti 等首次以葡萄糖為炭前驅(qū)體、LiCl/ZnCl2 為熔鹽，經(jīng)過裂解得到納米孔炭材料，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，熔鹽法制備納米孔炭材料取得了很大進展，使用的炭前驅(qū)體由單一的葡萄糖發(fā)展到離子液體、有機單體以及生物質(zhì)等，制備的納米孔炭材料的比表面積最高可達(dá)到2660 m2 /g。
3 結(jié)語
熔鹽法為制備納米孔炭材料開辟了一條新途徑，該方法具有工藝簡單、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低等特點，熔鹽可以回收利用，而且相比溶膠－凝膠法制備納米孔炭材料，避免了使用特殊的干燥方法－超臨界干燥，但是目前熔鹽法合成納米孔炭 材料的機理研究較少，影響納米孔炭材料成孔和成形的關(guān)鍵因 素尚不清楚; 如何選擇合適的炭前驅(qū)體和熔鹽、如何實現(xiàn)納米孔炭材料的密度可控、如何調(diào)控納米孔炭材料的孔徑大小、如何完全去除納米孔炭材料內(nèi)部的熔鹽等仍是材料科學(xué)工作者面臨的難題，有些熔鹽在高溫炭化過程會揮發(fā)，可能腐蝕或污染爐體，這也是亟待解決的問題。此外，熔鹽法制備納米孔炭復(fù)合材料也是一個重要的研究方向。相信隨著研究的深入，這些問題會逐個得到解決，熔鹽法制備納米孔炭材料一定會迎來廣 闊的應(yīng)用前景。
掃一掃進入手機官網(wǎng)
掃一掃關(guān)注我們