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多孔碳酸钙模板剂应用与研究

发布时间:2022-01-20人气:13

2.1制备电容器碳材料

 

模板法是制备多孔碳材料的简单高效的常用方法,CaCO3作为一种难溶盐,在稀盐酸溶液中能够快速反应并溶解,制备及溶解过程简单污染小,利用CaCO3作为模板可实现多孔材料的绿色、高效、低成本制备。

 


以 CaCO3 为模板和用 KOH 活化制备沥青基碳材料的过程示意图

 

吴盘根等利用原位CaCO3模板法发展了一种批量制备大比容量多孔碳材料的方法,此方法制备的多孔碳材料具备丰富的孔道,材料的比表面积得到大幅提高,展现出良好的电容性能。研究中,吴盘根还以CaCO3模板法制备了氮掺杂和铁/氮共掺杂的多孔碳材料,并研究了其作为超电容电极材料和氧还原电催化剂的性能。

 

李雅茹采用硬脂酸处理的纳米碳酸钙作为模板,煤沥青为原料,热解活化制备煤沥青基多孔碳材料。通过调节纳米碳酸钙和煤沥青的质量比,实现了对煤沥青基多孔炭材料孔结构的调控。研究表明,以上材料制备的多孔碳材料,表现出优异的双电层电容行为。

 

2.2制备复合分子筛

 

以多孔碳酸钙为模板剂,通过水热合成法制备分子筛的步骤主要有三步:首先混合钛源、硅源、模板剂形成混合胶液;其次,通过加热或者干燥等方式生成过饱和溶液;最后,将混合胶液在水热条件下高温晶化。

 

李同辉等使用纳米CaCO3作为大孔模板剂,通过干胶转化法和水热合成法制备出大孔孔径在60nm左右的大孔/微孔复合钛硅分子筛TS-1。此外,系统研究了CaCO3的加入量、模板剂用量、水量等合成条件对分子筛孔径、钛物种状态及催化苯酚羟基化反应性能的影响。

 

研究发现,CaCO3的作用不仅能够构建大孔,并且可以改变钛物种的配位形式。由于降低了扩散阻力及抑制了锐钛矿型TiO2的生成,大孔/微孔复合TS-1在催化苯酚羟基化反应中展现出优异的催化活性。

 

2.3制备微胶囊

 

多孔碳酸钙作为一种硬模板剂,使用这种模板剂制出来的高分子吸附剂被称为微胶囊。微胶囊的尺寸和形状由模板决定,囊壁组成及渗透性可由组装材料、层数及外部条件等调控,因而在药物传递、微传感器及微反应器等领域具有广泛的应用前景。

 


微胶囊合成过程示意图

 

杨辉等以纺锤形的碳酸钙粒子作为模板,通过在其表面交替组装牛血清白蛋白(BSA)和聚乙烯亚胺(PEI),得到纺锤形聚电解质微胶囊,这些微胶囊的特殊形状会影响其输运行为,有望作为药物载体用于血管或肺部疾病的治疗。


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