【摘 要】
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螺旋介孔二氧化硅材料具有特殊的结构、良好的热稳定性和较大的比表面积,在催化和吸附等领域有重要的应用价值。相比于手性两亲小分子通过溶胶-凝胶法制备螺旋介孔二氧化硅,以相对廉价、易得的非手性表面活性剂为原料,在有机掺杂剂的作用下,制备螺旋结构介孔二氧化硅材料的方法更为简便,在实际应用中更具有成本优势。本文第一部分工作是利用非手性阳离子型表面活性剂十六烷基氯化吡啶为模板,在有机添加剂氨基酸和正己醇的协同
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螺旋介孔二氧化硅材料具有特殊的结构、良好的热稳定性和较大的比表面积,在催化和吸附等领域有重要的应用价值。相比于手性两亲小分子通过溶胶-凝胶法制备螺旋介孔二氧化硅,以相对廉价、易得的非手性表面活性剂为原料,在有机掺杂剂的作用下,制备螺旋结构介孔二氧化硅材料的方法更为简便,在实际应用中更具有成本优势。本文第一部分工作是利用非手性阳离子型表面活性剂十六烷基氯化吡啶为模板,在有机添加剂氨基酸和正己醇的协同作用下制备螺旋介孔二氧化硅材料。研究发现:(1)二氧化硅材料的形貌与氨基酸的量有关,尤其是在乙醇/水的混合溶剂中,螺旋介孔二氧化硅短棒的长度随氨基酸的添加量而改变;(2)添加剂正己醇可以延长胶束长度,在熵驱动的作用下制备长度为微米级的螺旋介孔二氧化硅纤维。第二部分工作是基于锂离子电池负极材料和氧还原电催化性能的研究。以螺旋介孔二氧化硅纤维为硬模板,通过镁热还原和高温碳化的方法分别制备了螺旋的C/SiC/Si复合纳米纤维以及螺旋Si02@Fe-N-C复合纳米纤维。作为锂离子电池负极材料,C/SiC/Si复合纤维在0.4 A/g电流密度下循环900圈后比容量保持在724 mAh g-1;螺旋SiO2@Fe-N-C纤维在0.2 A/g电流密度下循环500圈后比容量值达到955 mA h g-1,性能都优于商业化石墨材料。另外,螺旋Si02@Fe-N-C纤维的氧还原电催化性能研究结果表明:Si02@Fe-N-C纤维起始电势为943 mV,半波电势为733 mV以及扩散限制电流密度为5.57 mA/cm2,相比于商业化Pt/C材料,其具有良好的ORR活性。
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