磷掺杂棒状介孔碳的制备及其电化学性能的研究(2)
1.2 文献综述
1.2.1介孔碳的合成与制备
将天然材料直接碳化我们就可以得到多孔碳，比如：椰子壳，石油，煤炭和木材等来制备得到，可是这样直接碳化得到的材料的孔隙分布会有点宽，并且含有大量的微孔。大孔（这里是孔径大于20nm的大孔）和介孔（这里所指的孔径是2.20nm）的碳材料在涉及大分子，着些都是为了使高速分散速率得到更好的应用前景。多方法可以用来制备多孔碳，比较常见实验方法以下几种：催化活性、溶液凝胶法硬模板和软模板的制备方法。但是如果我们能够使这种情况发生，那将会是非常好的，那就是把多孔碳的孔径范围变大，并且在一定范围内可以调节，如果他们同时还具有很强的有序性或者是很大的比表面积那就更好了，因为当它们具有这些特性时，他们就可以选择性吸附、使得有序介孔碳在选择性催化，也只有这样才能够使得类似于传感、储氢、分离以及电极材料制备这类的愿望在现实中得以实现。
① 催化活化法
作为一种传统的方法—催化活化法[3]，这种传统的方法也包括了固一气体催化反应和固一固催化反应两种反应，这两种反应的共同之处就是架上了相同的固体催化剂（固体催化剂有ZnC12或Ce0）所完成的化学反应。为了使反应能够彻底的完成，提高碳材料微孔内部的表面活性提高是非常有必要的，不过仅仅这样还是不够的，一定的金属化合物的成分也要被添加在碳材料中。在活化的时候，其中的微孔都是由介孔变成的，所以活化就显得很有必要，结晶性较高的碳原子因为被添加了金属原子所以在一定程度上起到了选择性的气化作用。通过对糠醇树脂中加入了镍和铁进行活化时，经过碳化研究，我们发现：金属粒子的附近是活化反应常常发生地方，这样同时也降低了微孔的形成，最明显的要数介孔的不断增加了[4]。制作沥青活性炭的过程中在铁催化剂的催化作用下，非活化反应在铁微粒的附近产生的催化的同时，也存在催化活化的反应。然而那些产生的微孔就是非催化活化反应的具体作用和表现，这些所被产生出来的介孔和微孔，这样就会让那些在水蒸气气氛中存在的铁微粒分散跑路在沥青基碳球的内部，这样做的目的是为了对活化法应来起到催化的作用，更多的介孔同时也会产生。作为有效的孔径大小的调控技术，催化活化被愚弄的较为广泛，尤其是催化活化在介孔活性碳的制备中所显现的作用，但是相对也比较容易出现问题，那就是很多催化剂的性质都是属于金属盐类，所在使用的过程当中我们要考虑到产品中金属的残留问题，并且尽可能的避免或者最低限度的减少金属盐类在产品中的残留。
② 软模板法
随着社会的发展，尤其是近几年来，有序介孔碳材料的合成中被人们成功的引进了有机—有机自组装的方法。所谓的自组装的方法，其原理就是通过某种弱的非键作用来自发的组装有序的超分子在有机前驱体与表面活性模板集合的情况下来实现，再最后通过适当的碳化和焙烧，最简单直接的获取有序的介孔碳。
就发展情况来看，目前两性分子系统和嵌段共聚物系统是两个重要的系统。这两个系统是广泛应用与软模板法自动组装的。当然在这两大系统里任然还有比较具体的分类，下面就让我们来举例说明，两性系统包括的有：Brij、十四烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵 、以及等等其他的一些分子；硅体系和间苯二酚－甲醛系统，在嵌段共聚物自组装系统是比较常见的，此外还有PEO－PPO—PEO、甲醛体系/酚－甲醛树酯等等。通过不断的做实验，我们终于找到了可以用来合成出介孔聚合物和介孔碳的材料了，它们是溶性酚醛树脂混合物和PEO－PPO－PEO，只需要把两者自组装就可以实现，这些被制备出来的物质他们具有一定的优势，那就是他们具有较为厚实的孔壁和均匀一致的孔径，除了这一个优点之外，它们的比表面积也要比普通的材料更加优秀。合成有序介孔碳在合成的过程中，有五个步骤。具体详细细节如下[5]：（1）把一定比列的苯酚和甲醛混合，使他们从分化合，这样做的目的是为了得到可溶性酚醛树脂（2）接下来，我们需要营造一种环境，即同时兼备模板剂混合物和可溶性酚醛树脂，因为在这种条件之下介孔结构才可以进行自动拼装。（3）融化可溶性的酚醛树脂，这样我们必须通过热聚合固化的反应来实现（4）遗弃模板；（5）碳化。在这个过程中碳化的温度是非常重要的因素，一定要注意调节，因为在不同的温度之下的产物是不同的，高于800℃的时候，介孔碳将被合成。低于600℃时，介孔聚合物将被合成；
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