中空微/纳结构的可控制备及其在环境与能源领域中的应用

发布时间：2021-05-07 13:37

　　环境污染及能源短缺是当今中国乃至世界的重大挑战之一。开发新型的环境修复及能源储存材料为解决以上问题提供了途径。中空微/纳结构由于其独特的物理化学性质,包括大比表面积、低密度、可控的内部空腔以及良好的封装能力,在环境修复及能源储存领域展现出优势。本文针对目前中空微/纳材料领域中存在的制备过程复杂、控制手段单一以及成型技术匮乏等难题,以构建具有高活性、大容量和良好稳定性的环境修复及能源存储材料为目标,围绕着简化合成路线、优化结构组成、阐明形成机制以及模块化成型四个方面,开展中空微/纳材料的可控制备及其与污染物降解/检测和能源储存应用之间的构效关系研究。具体研究工作如下:（1）开发出多种新型合成策略,逐级简化中空多孔碳球的制备过程、优化其结构和性质并提升其电化学性能。在现有Stober-碳和硅/碳体系的基础上,通过改变碳源、催化剂等合成条件,提出三聚氰胺修饰硅/碳组装、乙二胺诱导硅/碳组装及无表面活性剂自组装三种反应机制,并可控制备出包括氮掺杂单层中空碳球、氮掺杂中空核壳碳球、氮掺杂双层中空碳球在内的一系列多孔碳结构。所制备的碳球具有良好的分散性、均一规整的形貌、大比表面积（高达2464m2... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：195 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 中空微/纳材料简介
    1.2 中空微/纳材料的合成及机理
        1.2.1 硬模板合成
            1.2.1.1 聚合物基硬模板
            1.2.1.2 二氧化硅基硬模板
            1.2.1.3 其他硬模板
        1.2.2 软模板合成
            1.2.2.1 乳液基软模板
            1.2.2.2 胶束/囊泡基软模板
            1.2.2.3 气泡基软模板
            1.2.2.4 电喷雾法
        1.2.3 自模板合成
            1.2.3.1 表面保护刻蚀
            1.2.3.2 奥斯特瓦尔德热成熟
            1.2.3.3 肯达尔效应
            1.2.3.4 电化学置换
    1.3 中空微/纳材料的应用
        1.3.1 微/纳载体和反应器
        1.3.2 生物医药
        1.3.3 能源储存
        1.3.4 催化
        1.3.5 环境修复
        1.3.6 传感器
    1.4 论文研究总体思路及主要内容
        1.4.1 论文研究总体思路
        1.4.2 论文研究主要内容
        1.4.3 技术路线
    参考文献
2 功能化中空多孔碳球的结构设计及性能研究
    2.1 背景简介
    2.2 三聚氰胺修饰硅/碳组装路线制备氮掺杂中空介孔碳球及其性能研究
        2.2.1 引言
        2.2.2 实验部分
        2.2.3 氮掺杂中空结构碳球的合成与表征
        2.2.4 氮掺杂中空结构介孔碳球的电化学性能研究
        2.2.5 本节小结
    2.3 有机胺诱导硅/碳自组装路线制备氮掺杂中空介孔碳球及其性能研究
        2.3.1 引言
        2.3.2 实验部分
        2.3.3 氮掺杂中空结构碳球的合成与表征
        2.3.4 氮掺杂中空结构介孔碳球的电化学性能测试
        2.3.5 本节小结
    2.4 无表面活性剂硅碳自组装路线制备氮掺杂中空多孔碳球及其性能研究
        2.4.1 引言
        2.4.2 实验部分
        2.4.3 氮掺杂中空碳球的合成与表征
        2.4.4 氮掺杂中空碳球的电化学性能研究
        2.4.5 本节小结
    2.5 本章小结
    参考文献
3 金属有机物框架基中空介孔碳纳米盒的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 中空介孔碳纳米盒的合成与表征
    3.4 中空介孔碳纳米盒的电池性能研究
    3.5 本章小结
    参考文献
4 金属@介孔二氧化硅中空核壳纳米反应器的环境催化应用研究
    4.1 背景介绍
    4.2 Fe~0@SiO_2中空核壳纳米反应器的构建及其催化降解性能研究
        4.2.1 引言
        4.2.2 实验部分
        4.2.3 Fe~0@SiO_2中空核壳纳米反应器的合成与表征
        4.2.4 Fe~0@SiO_2中空核壳纳米反应器的催化性能研究
        4.2.5 本节小结
    4.3 Ag@SiO_2中空核壳纳米反应器的构建及其污染物检测性能研究
        4.3.1 引言
        4.3.2 实验部分
        4.3.3 Ag@SiO_2中空核壳纳米反应器的合成与表征
        4.3.4 Ag@SiO_2中空核壳纳米反应器的检测性能研究
        4.3.5 本节小结
    4.4 本章小结
    参考文献
5 中空多孔碳结构的一维模块化及其电化学增效作用
    5.1 背景介绍
    5.2 氮掺杂中空介孔碳球纤维的制备及其在超级电容器中的应用
        5.2.1 引言
        5.2.2 实验部分
        5.2.3 桑葚状氮掺杂中空介孔碳球的合成与表征
        5.2.4 桑葚状氮掺杂中空介孔碳球的的电化学性能测试
        5.2.5 本节小结
    5.3 铁/氮共掺杂中空介孔碳球纤维的制备及其氧还原反应催化活性研究
        5.3.1 引言
        5.3.2 实验部分
        5.3.3 Fe/N掺杂桑葚状中空介孔碳纤维的合成及表征
        5.3.4 Fe/N掺杂桑葚状中空介孔碳纤维的ORR催化活性测试
        5.3.5 本节小结
    5.4 金属有机物框架基钴/氮共掺杂中空多孔碳纤维的制备及其性能研究
        5.4.1 引言
        5.4.2 实验部分
        5.4.3 碳化温度对Zn,Co-ZIF基等级碳纤维结构的影响
        5.4.4 碳化温度对Zn,Co-ZIF基等级碳纤维ORR性能的影响
        5.4.5 不同组成对催化剂结构和ORR性能的影响
        5.4.6 本节小结
    5.5 本章小结
    参考文献
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 建议与展望
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe0/H2O2类Fenton体系降解水中对氯硝基苯[J]. 沈吉敏,朱佳裔,陈忠林,刘宇,任南琪.  哈尔滨工业大学学报. 2011(12)



本文编号：3173487