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本工作以间苯二酚(R)和糠醛(F)低聚物为炭前驱体,聚氧乙烯.聚氧丙烯.聚氧乙烯三嵌段共聚物(F127)为有机结构导向剂,采用蒸发诱导的有机.有机自组装方式制备出介观结构有序的中孔炭。通过对前驱体低聚物的物理化学特性设计,强化了前驱体低聚物与三嵌段共聚物的作用力,促进有机自组装的进行。分别考察了嵌段共聚物与低聚物摩尔比(F127/R)、炭前驱体的预聚合时间以及糠醛/间苯二酚比对有序中孔炭孔结构的影响。结果发现:随着F127/R值从0.004、0.008、0.015、0.025、0.04依次变化,所得到的炭材料中孔结构分别为微孔、三维体心立方、二维六方、蠕虫状、分等级结构;在相同的反应物组成条件下,随着炭前驱体的反应时间的延长,所制样品的中孔结构发生有序三维立方.有序二维六方和有序二维六方.无序的结构转变;改变糠醛/间苯二酚比例会改变低聚物的分子结构,当间苯二酚所占比例增加时,低聚物的羟基增多,与F127自组装的作用力增加,有利于得到有序的中孔结构。
以间苯二酚.糠醛低聚物为炭前驱体,三嵌段共聚物F127为结构导向剂,在蒸发诱导自组装的同时悬浮聚合乳化成球,高温炭化后得到球状有序中孔炭。考察了乳化剂用量和搅拌速度对球状有序中孔炭的粒径和表面形貌影响,嵌段共聚物F127与间苯二酚摩尔比(F127/R)及间苯二酚.糠醛反应时间对球状有序中孔炭的微观结构影响。结果表明:当乳化剂用量从0.1 v.%增加到2 v.%,球状有序中孔炭的粒径从400μm减小到100岬;在乳化剂用量相同时,搅拌速度从100 r/min增加到600 r/min,球状有序中孔炭的粒径从341 μm减小到60 μm;当F127/R的比值为0.008、0.015和0.025时,分别制得三维体心立方、二维六方和无序蠕虫结构的球状中孔炭。
最后,对所制中孔炭进行CO2活化及空气氧化后处理,并考察其对维生素C(Vc)的吸附性能的影响。结果发现:CO2活化降低了介观结构的有序程度,但极大的提高了有序中孔炭的微孔含量,有利于其吸附Vc等小分子;样品经过空气氧化处理后,其对Vc的吸附能力显著增强。