有序介孔碳材料的合成與應用研究進展

李 軍，崔鳳霞，李 榮

（中國石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津300271）

有序介孔碳材料（OMCs）是指孔徑在2～50 nm，且孔道大小均勻，規則排列有序的一種介穩態碳晶體納米結構材料。與傳統多孔炭相比，有序介孔碳的平均孔徑要小，孔道結構更集中、孔隙率高、孔徑分布窄，而且在結構上具有短程即原子水平無序，長程即介觀水平有序的特點，同時其孔徑容易控制。與介孔硅材料相比，介孔碳材料具有高比表面積、高化學穩定性以及良好的導熱與導電性能。OMCs由于高的比表面積、有序的孔道結構和大的孔體積、以及優良的導熱導電性能，可在催化劑載體、吸附分離、儲氫材料和電極材料以及生物醫藥等方面得到重要的應用，其高度有序的結構還可以用來合成介孔沸石分子篩和介孔過渡金屬氧化物［1-2］。因此，這種材料一經誕生就引起了國際物理學、化學及材料學界的高度關注，并得到迅猛發展，成為跨學科的研究熱點之一。

1 有序介孔碳材料的合成方法

目前介孔碳材料合成方法可分為催化活化法、有機溶膠-凝膠法、模板澆鑄法和軟模板法。

1.1 催化活化法

該法是利用金屬及其化合物對碳氣化的催化作用來合成介孔碳，一般在諸如ZnCl2或CeO2等固體金屬鹽類催化劑上完成。根據碳前驅體的不同，又可分為固-氣催化反應和固-固催化反應。活化時，金屬原子可以選擇性氣化結晶性較高的碳原子，從而將微孔擴大為介孔，同時，氣化產物向外表面的擴散也會增大最終材料的孔性。……