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第1章 介孔材料概述1

1.1 介孔材料的种类2

1.1.1 介孔氧化硅材料2

1.1.2 介孔碳材料5

1.1.3 介孔磷酸盐5

1.1.4 介孔金属氧化物6

1.1.5 介孔金属硫化物6

1.2 介孔材料的结构6

1.3 介孔材料的合成11

1.3.1 介孔材料的合成条件11

1.3.2 介孔材料的合成方法13

1.3.3 介孔材料的控制合成17

1.4 介孔材料的化学改性26

1.5 介孔材料的形成机理28

1.6 介孔材料的表征方法32

1.6.1 X射线衍射32

1.6.2 气体吸附法34

1.6.3 电子显微技术40

1.6.4 固体核磁共振40

1.6.5 红外光谱41

1.6.6 紫外漫反射-可见光谱分析41

1.6.7 热重分析41

1.7 介孔材料的应用42

1.7.1 介孔材料在催化领域的应用42

1.7.2 有序介孔材料在分离领域的应用47

1.7.3 介孔材料在生物医药领域的应用50

1.7.4 介孔材料在材料制备领域的应用52

1.7.5 介孔材料在光电领域的应用52

1.8 介孔材料存在的问题及发展方向53

参考文献55

第2章 介孔碳材料的合成68

2.1 介孔碳材料的合成方法68

2.1.1 催化活化法68

2.1.2 有机凝胶碳化法69

2.1.3 模板法70

2.2 介孔碳材料的功能化84

2.2.1 直接合成法84

2.2.2 表面氧化91

2.2.3 KOH/CO2活化91

2.2.4 磺化92

2.2.5 卤化93

2.2.6 接枝93

2.2.7 浸渍95

2.3 介孔碳材料的形貌控制97

2.3.1 膜和纤维状介孔碳材料97

2.3.2 介孔碳单晶97

2.3.3 介孔碳单片98

2.3.4 球形介孔碳99

2.4 本章小结102

参考文献102

第3章 PDMS-PEO嵌段共聚物辅助合成介孔碳材料107

3.1 引言107

3.2 PDMS-PEO嵌段共聚物简介108

3.3 PDMS-PEO嵌段共聚物辅助合成介孔碳材料109

3.4 介孔碳材料的结构表征111

3.5 结果与讨论112

3.5.1 具有p6m对称性的有序介孔材料112

3.5.2 具有Im？m对称性的有序介孔材料117

3.6 介孔碳材料形成机理分析123

3.7 本章小结125

参考文献125

第4章 介孔碳材料在吸附领域的应用128

4.1 介孔碳作为气相吸附剂的应用研究进展128

4.2 介孔碳作为液相吸附剂的应用研究进展129

4.2.1 介孔碳材料对染料大分子的吸附129

4.2.2 介孔碳材料对生物大分子的吸附132

4.2.3 介孔碳材料对金属离子的吸附134

4.2.4 介孔碳材料对水相中有机污染物的吸附137

4.2.5 介孔碳材料对硫化物的吸附139

4.3 本章小结140

参考文献140

第5章 介孔碳材料在催化领域的应用145

5.1 加氢反应145

5.1.1 加氢脱硫反应145

5.1.2 苯加氢反应146

5.1.3 硝基苯加氢反应147

5.1.4 烯烃加氢147

5.1.5 肉桂醛加氢反应148

5.1.6 手性腈加氢反应148

5.2 氧化反应149

5.2.1 醇氧化反应149

5.2.2 氧化脱硫反应150

5.2.3 CO氧化反应150

5.3 分解反应151

5.3.1 氨分解反应151

5.3.2 肼分解反应152

5.3.3 H2O2分解反应152

5.4 酯化反应153

5.5 烷基化反应153

5.6 偶联反应154

5.6.1 氯苯Ullmann偶联反应154

5.6.2 Suzuki-Miyaura碳-碳偶联反应155

5.7 水解反应155

5.8 本章小结156

参考文献156

第6章 介孔碳材料在储氢领域的应用159

6.1 储氢方法概述159

6.1.1 高压气态储氢159

6.1.2 液化储氢160

6.1.3 金属氢化物储氢160

6.1.4 络合氢化物161

6.1.5 玻璃微球储氢162

6.1.6 有机液体氢化物储氢162

6.1.7 物理吸附储氢162

6.2 多孔碳材料在储氢领域的应用研究进展164

6.3 介孔碳材料在储氢领域应用的研究进展167

6.4 本章小结169

参考文献169

第7章 介孔碳材料在超级电容器中的应用173

7.1 超级电容器简介173

7.1.1 超级电容器的定义及特点173

7.1.2 超级电容器的结构174

7.1.3 超级电容器的应用175

7.2 超级电容器用碳电极材料175

7.2.1 活性碳176

7.2.2 碳气凝胶177

7.2.3 碳纳米管178

7.3 介孔碳材料在超级电容器中的应用研究进展182

7.3.1 纯有序介孔碳材料182

7.3.2 有序介孔碳复合材料189

7.3.3 含杂原子的有序介孔碳材料195

7.3.4 含多级孔道结构的有序介孔碳材料198

7.3.5 介孔碳材料作为非对称超级电容器电极材料200

7.4 本章小结201

参考文献202

第8章 介孔碳材料在锂离子电池中的应用213

8.1 锂离子电池简介213

8.2 锂离子电池用碳电极材料214

8.2.1 石墨214

8.2.2 焦碳214

8.2.3 碳纤维215

8.2.4 碳气凝胶215

8.2.5 碳纳米管216

8.2.6 石墨烯218

8.3 介孔碳材料在锂离子电池中的应用研究进展219

8.4 本章小结220

参考文献221

第9章 介孔碳材料在燃料电池中的应用224

9.1 燃料电池简介224

9.2 碳材料在燃料电池催化剂载体方面的应用225

9.2.1 碳黑225

9.2.2 空心碳球227

9.2.3 碳纳米纤维228

9.2.4 碳气凝胶229

9.2.5 碳纳米管230

9.2.6 石墨烯232

9.2.7 富勒烯纳米簇232

9.2.8 碳纳米笼233

9.3 介孔碳材料在燃料电池中的应用研究进展233

9.3.1 未改性介孔碳材料233

9.3.2 功能化修饰介孔碳材料236

9.4 本章小结239

参考文献240

第10章 介孔碳材料在化学修饰电极中的应用246

10.1 化学修饰电极概述246

10.2 碳材料在化学修饰电极中应用的研究进展246

10.2.1 碳纳米管修饰电极246

10.2.2 碳纳米纤维修饰电极248

10.3 介孔碳材料在化学修饰电极中应用的研究进展249

10.3.1 有序介孔碳材料249

10.3.2 有序介孔碳复合材料251

10.4 本章小结253

参考文献254