氮掺杂椭球状介孔碳的制备和表征(6)
1.5 应用领域
介孔碳结构有序性好，比表面积和孔容较大，同时具有较高的机械强度和良好的导电性能。在催化和分离上的应用和作为光学器件及纳米反应器受到了人们越来越多的关注，而且在化学、光电子学、电磁学、材料学、环境学等诸多领域也有着巨大的潜在应用前景。
1.5.1吸附领域
有序介孔碳材料具有高比表面积和吸附容量，是一种理想的吸附材料。目前人们已经利用其吸附性能来分离有机大分子、生物大分子和重金属离子[45]。一般生物大分子如蛋白质、酶、核酸等，当它们的分子质量大约在1-100万之间时尺寸小于10nm，相对分子质量在1000万左右的病毒其尺寸在30 mn左右。有序介孔碳材料的孔径可大范围内连续调节和无生理毒性的特点使其非常适用于酶、蛋白质等的固定和分离。有序介孔碳材料具有宽敞的孔道，窄的孔径分布及高的比表面积和孔容，可作为良好的环境净化材料[46]，可望进一步应用于降解有机废物、气体吸附、汽车尾气处理以及水质净化。
1.5.2 新材料的合成
Zhu等和Roggenbuck等以介孔碳纳米棒CMK-3为原材料，在其限制性的孔道中成功的合成了纳米Mn02颗粒和具有高热稳定性的介孔MgO材料[47,48]。Joo等报道了以介孔碳纳米管CMK-5为载体制备的铂钠米颗粒，这种新颖的铂钠米颗粒表现出了高的分散性[49]。Yang等利用介孔碳CMK-3为模板，得到了具有超微孔的ZSM-5沸石新型催化材料。
1.5.3 电容电池领域
有序介孔碳材料开放性孔道结构、极高的比表面积和孔容，也可应用于电化学和能量储存领域。利用其储存在电极与电解液界面的双电层能量，在超级电容器方面有着巨大的发展潜力。用于超级电容器的有序介孔碳材料不仅要求比表面积大，而且要有合适的孔径分布，希望介孔的比率大一些。而且，碳材料的表面性能、导电率、密度等对电 容器性能也有影响。介孔碳双电层电容器电极材料的电荷储量高，孔径3.9nm的介孔碳的比容量达100 F g-1，充放电100次后衰减小于20％，与Ru02纳米粒子组装后 比容量可达254 Fg-1，是性能极佳的新一代电容器材料[50]。介孔碳CMK-5的碳骨架是由糠醇聚合物高温分解形成，碳骨架的内在特性和高度有序的石墨结构使其兼具较高的贮能能力和较快的锂离子迁移能力，有望应用于锂离子电池领域[51]。
1.5.4 电极领域
目前，国内外介孔材料和功能化介孔材料用于修饰电极研究刚刚起步，仅有数篇报道[52-55]。介孔碳材料的应用研究主要集中于水和空气纯化、吸附、催化剂载体、色谱柱和能量存储电容器领域。介孔碳修饰电极的研究刚刚起步，但已经有了一些报道，如：南京大学陈洪渊[56]小组用壳聚糖为交联剂通过层层组装将介孔碳CMK-3(比表面积 1060 m2 g-1，孔体积1.1 cm3 g-1)。血红蛋白多层膜固定在玻碳电极表面，得到的修饰电极对过氧化氢和氧还原具有很好的电催化效应。上海师范大学贾能勤等[57]研究了多巴胺(DA)和抗坏血酸(AA)在介孔碳修饰电极上的电化学和电催化行为，与玻碳电极相比，介孔碳电极显示出快速电子转移速度和大的响应电流，在AA存在下对DA表现出高选择性和灵敏度。东北师范大学周明等[52-60]把介孔碳分散到多酸溶液中，同样加入聚乙烯醇溶液，所得胶体滴涂在玻碳电极上，得到聚合物膜修饰电极，对亚硝酸盐还原具有一定的电催化活性，在催化和生物传感器方面有潜在的应用价值；另外，有序介孔碳修饰电极作为半胱氨酸的传感器，检出限为文献报道中的最低值；还以离子交换聚合物Nation为分散剂，将有序介孔碳分散在水中，以该分散液涂覆在玻碳电极(GC)表面制得Nation-OMC/GC修饰电极，在pH 2.0-10.0时，AA存在下，Nafion-OMC/GC电 极可以选择性检测EP。