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中国科大实现多孔材料的精准组装制备

发布时间:2021-09-14    阅读次数:212    来源:环境科学与工程系

近期,中国科学技术大学环境科学与工程系俞汉青教授课题组和材料科学与工程系余彦教授课题组合作,在多孔材料的精准合成及其催化构效关系研究方面取得进展,通过定量共组装的合成方法,实现了多孔碳纳米颗粒孔道结构的精准调控,并揭示了孔道结构对催化降解污染物性能的影响规律。相关研究结果以“Quantitative co-assembly for precise synthesis of mesoporous nanospheres with pore structure-dependent catalytic performance”为题,于2021912日在线发表于Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202103130)

 多孔材料在催化、传感、吸附等领域具有广泛的应用前景,其孔道结构对传质、吸附和电子转移等过程有着重要影响。因此,孔道结构的精准调控是多孔材料高效设计和应用的前提,如何发展方便快捷且精准可控的孔道调控方法,是该领域的一个关键问题。自组装是目前报道的一类重要方法,通过控制组装单元的结构及其组装过程,可以制备出丰富多变的多孔结构。然而,利用该方法实现组装过程的定量控制,从而完成孔道结构的精准合成,目前仍然是一大挑战。

 针对上述问题,俞汉青教授课题组的博士生梅术传和博士后黄贵祥等发展了一种定量共组装的合成方法,实现了对多孔纳米颗粒孔道结构的精准调控。该方法利用树脂与二氧化硅的共组装行为,制备出树脂/氧化硅复合纳米颗粒,通过调节合成体系中氨水的用量,进而改变复合纳米颗粒的生长动力学,并对其衍生的多孔颗粒的孔道结构进行定量控制,从而制备出一系列孔径和孔长可调的多孔碳球材料。将这些多孔碳球应用于催化降解磺胺类有机污染物,通过定量分析其结构-效能关系,发现碳球中细长的孔道结构能够有效增强其催化性能。该工作为多孔材料的高效设计、制备和环境应用提供了重要参考。

 该工作得到了国家自然科学基金委员会的支持。

1 定量共组装制备多孔碳球及其催化构效关系

 

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202103130


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