摘要：CO2作为温室气体,其捕集和存储有着重要的现实意义。多孔碳材料掺杂N原子后可以极大地改变材料的表面化学性质,增强表面碱性,在CO2吸附领域具有广泛的应用。基于N掺杂最新研究进展,本文系统地介绍了原位、后处理等掺N方法和不同孔道结构对CO2吸附分离或扩散传质的影响,总结归纳了材料的物理结构参数、表面化学性质与CO2吸附分离性能的关系,指出了各种制备方法存在的问题及解决的方法,为高性能的CO2吸附剂的定向设计、制备以及工业化提供了理论参考。

摘要：锂硫电池具有高的理论比容量和理论能量密度,被认为是当前最有前景的二次电池体系之一。现阶段锂硫电池的研究工作主要集中于高性能硫正极材料的设计与合成。具有优良的导电性、良好的结构稳定性和多孔结构的纳米碳材料,比如活性碳、介孔碳、超小微孔碳、多级结构多孔碳、空心碳球和空心碳纤维,充分满足了锂硫电池正极材料对碳基体的要求。本文综述了近年来多孔碳/硫复合材料作为硫正极的研究进展。总结了以具有不同结构特征的多孔碳基体负载硫组装的锂硫电池的电化学性能,并分析了不同多孔结构对性能的影响。最后在此基础上,从多孔碳/硫复合正极材料的设计和合成的角度,展望了其未来的发展趋势。

摘要：开发并利用清洁的、可再生的能源是解决环境污染问题和能源短缺的有效方法.碳化含碳量较高的多孔有机材料制备的多孔碳,具有较高的比表面积,良好的物化稳定性,优良的机械性能等优点,在清洁能源的存储、分离、能量的存储与转化领域有广泛的应用.常见的由多孔有机材料制备多孔碳的方法主要是非活化碳化法和活化碳化法.不同的制备方法得到的多孔碳形貌,孔结构各不形同.多孔碳材料自身的结构性质可以影响其应用.合理的设计并调控多孔碳的"孔",发挥孔尺寸的"筛分效应"可以有效地对气体进行存储和分离.在锂电等能量转化领域,"限域效应"是影响锂电性能的重要因素.多孔碳材料中较小的孔可以限域活性成分,而较大的孔可以快速传输,两种孔的协同效应可以使锂电性能大大提升.本综述系统地归纳了一步碳化多孔有机材料制备多孔碳的方法及其优势,详细地介绍了其在气体吸附、存储、分离以及电化学等领域的应用.最后,结合多孔碳材料的研究现状,提出由多孔有机材料制备多孔碳材料所面临的挑战,同时也展望了多孔碳材料的应用前景.

摘要：本工作采用冷冻干燥辅助一步碳化-活化法制备了壳聚糖基多孔碳(CSPC),利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱分析仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)和氮气吸脱附实验(BET)对不同活化剂比例下材料的结构形貌及化学组成进行表征,探究了其电化学性能。结果表明:CSPC表面粗糙,比表面积高达2 178.9 m^(2)·g^(-1),具有显著的分级多孔结构和较高的中孔率,并含氮、氧等杂原子,赋予电极材料较好的导电性、良好的润湿性和高离子扩散率,使其表现出优异的电容特性。当活化剂与壳聚糖质量比为1∶1时,多孔碳(CSPC-1.0)在0.5 A·g^(-1)的电流密度下,比容量高达386.0 F·g^(-1),当电流密度为20 A·g^(-1)时,其比电容仍然高达319.6 F·g^(-1),表现出优异的倍率性能;同时,在5 A·g^(-1)的电流密度下,电极经过10 000次充放电循环后容量保持率为94.4%,表现出优异的循环稳定性。以CSPC-1.0为电极活性物质组装成对称超级电容器,在功率密度300 W·kg^(-1)时,其能量密度可达15.5 Wh·kg^(-1)。本工作制备的具有分级结构的壳聚糖基多孔碳作为储能材料具有广阔的应用前景。

摘要：通过共沉淀法制备了F_(3)O_(4)磁性材料,通过真空冷冻干燥和高温热解的方法,制备了不同磁性微粒添加量的聚酰亚胺基多孔碳/纳米磁性铁微粒(PIC、PIC/Fe-1、PIC/Fe-2、PIC/Fe-3)复合吸波剂。聚酰亚胺优异的耐热性能,保证了高温热解过程中孔结构的完整。完整的多孔结构可改善了阻抗匹配条件。适量纳米磁性铁微粒的加入在改善介电损耗的同时增加了磁损耗,使电磁波在吸波剂内部快速衰减。PIC/Fe-2厚度为4.57 mm时,最小反射损耗(RL_(min))为-24.13 dB,厚度为4.89 mm时,有效吸收带宽(EABW,大于90%EMW吸收,RL低于-10 dB)为2.54 GHz。另外,PIC/Fe-3厚度为4.91 mm时,RL_(min)为-54.43 dB,厚度为5.18 mm时,EABW为2.65 GHz。工作中设计的聚酰亚胺基多孔碳/纳米磁性铁微粒吸收剂,EMW吸收性能较为优异,可作为吸波剂的候选材料。

摘要：设计合成一类可负载淫羊藿苷的多孔碳纳米材料,能够提供一类更高效的淫羊藿苷的靶点“钩钓”固相载体。本文采用软/硬模板法分别合成多孔碳材料,对其进行氨基功能化修饰后负载淫羊藿苷。首先通过氮气等温吸附/脱附测定多孔碳比表面积和孔结构特征,然后借助紫外可见分光光度法考察所合成两种多孔碳的负载性能,之后通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察多孔碳吸附前后的微观形貌以及利用傅里叶红外光谱考察多孔碳吸附前后的表面化学组成变化,进而判断多孔碳与药物间的相互作用关系;最后借助CCK-8法验证-NH_(2),修饰前后多孔碳的生物相容性,为多孔碳作为靶点“钩钓”载体平台提供前期实验基础。结果表明:-NH_(2)修饰后的多孔碳材料可有效负载淫羊藿苷,并在50μg·mL^(-1)浓度下具有良好的生物相容性。本研究为淫羊藿苷靶点“钩钓”固相载体平台提供了新的研究方向。

摘要：目前,活性炭在废水净化过程被广泛使用,但也存在吸附容量小和吸附速率低等不足。针对上述问题,选用价廉易得的生物质-明胶作为原料,通过溶胶-凝胶路线制备了一种具有多级孔结构的碳材料。该材料具有较大的比表面积和孔容和相互连通的孔结构并在亚甲基蓝吸附净化过程中表现出优异的吸附净化性能。

摘要：人类文明的进步离不开各种物质的发展,杂原子掺杂分级多孔碳是一种具有潜在应用前景的材料,其独特的结构和性质使其在催化、储能和吸附/分离等领域具有重要的应用价值。总结了杂原子掺杂分级多孔碳的制备方法,通过对其电化学性能、催化活性和吸附性能的研究,揭示了杂原子掺杂分级多孔碳在能源转化、环境保护和催化等方面的潜在应用。未来的研究应重点关注杂原子掺杂方式的优化、结构性能的调控以及杂原子掺杂分级多孔碳在实际应用中的工程化问题,以推动这一材料在各领域的应用和发展。

摘要：碳材料作为超级电容器的电极材料,通过形成双电层电容来实现能量的存储。决定碳材料电容特性的因素主要有:空间结构和导电性能。多孔碳具有大的比表面积、优异的热稳定性和低成本等优点,成为最早应用在商业超级电容器中的碳电极材料。多孔碳材料的电容特性除了比表面积外,还受到导电性、孔结构、表面官能团的影响。因此,在不降低超级电容器功率密度和循环寿命的条件下,设计合成具有多级孔道结构的多孔碳对于提高超级电容器的能量密度是有益的。本文以聚吡咯为前驱体,以KOH为活化剂,采用简单的同步碳化和活化的方法可控制备了多孔碳。多孔碳具有由大量的介孔和微孔构成的三维多级孔道结构,因而,多孔碳具有很高的比表面积(1 382.23m^2g^(-1))。选择导电聚合物聚吡咯作为碳源,制得的多孔碳为氮掺杂的多孔碳材料。这种独特的结构特点和元素组成,使多孔碳可以成为电化学储能理想的电极材料。

摘要：电容去离子(CDI)是一种具有良好发展前景的脱盐技术,CDI脱盐性能很大程度上取决于电极材料的结构和性质。本文以金属有机框架材料ZIF-67作为前驱体,制备了三种不同形态结构的ZIF-67基纳米多孔衍生碳材料,包括碳纳米盒(ZCNB)、碳纳米管(ZCNT)以及碳纳米盒和碳纳米管混合物(ZCNH),并研究了三种衍生碳材料的孔隙结构、表面性质、电化学性质与CDI性能构效关系。结果表明,三种ZIF-67基纳米多孔衍生碳材料中,由于ZCNB具有高比表面积、良好的润湿性、高表面电荷和合适的孔径,因此ZCNB具有最高的CDI除盐能力。尽管ZCNH和ZCNT中的碳纳米管可以提高碳材料的导电性,但同时降低了碳材料的比表面积和表面润湿性,从而降低了CDI除盐性能。本文将为MOFs基衍生碳电极材料的设计提供理论和实验指导。