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Zn^(2+)催化剂对酚醛树脂/乙二醇制备多孔碳微观孔结构的影响
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作者 郭子玉 朱云洲 +3 位作者 王力 陈健 李红 黄政仁 《无机材料学报》 北大核心 2025年第5期466-472,共7页
多孔碳材料的性能及应用很大程度上取决于其微观孔结构。为便捷、有效地大范围调控多孔碳材料的微观孔结构,本研究基于聚合诱导相分离(Polymerization-induced Phase Separation,PIPS)法,以酚醛树脂/乙二醇为原料制备了均相多孔碳,并系... 多孔碳材料的性能及应用很大程度上取决于其微观孔结构。为便捷、有效地大范围调控多孔碳材料的微观孔结构,本研究基于聚合诱导相分离(Polymerization-induced Phase Separation,PIPS)法,以酚醛树脂/乙二醇为原料制备了均相多孔碳,并系统研究了Zn^(2+)含量以及固化温度对多孔碳微观孔结构的影响。研究发现,随着固化温度的升高,多孔碳稳定性降低,微观孔结构均匀性变差。在90℃下固化,引入Zn^(2+)可以使多孔碳的孔隙率从40.22%增至70.38%,平均孔径从49.8 nm增至279.4 nm,中位孔径从107.2 nm增至343.0 nm。随着Zn^(2+)含量的增加,多孔碳的孔隙率、中位孔径和平均孔径都先增大后减小,当Zn^(2+)质量分数为1.5%时,平均孔径达到最大值343.0 nm,孔隙率达到最大值(70.38±0.37)%。研究指出,引入Zn^(2+)降低了酚醛树脂中苯酚结构的间位取代反应势垒,有利于在苯环上构建大环化合物,显著促进了树脂与乙二醇聚合,提高了树脂混合物的固化程度及骨架聚合度,使相分离更加彻底。当Zn^(2+)含量过高时,树脂混合物的聚合度过高,导致富醇相难以挥发,孔径结构变差。研究还发现,引入Zn^(2+)有助于提高石墨化程度,使碳骨架更加清晰。本研究为调控多孔碳材料的微观孔结构及制备结构碳化物陶瓷提供了理论基础。 展开更多
关键词 多孔碳 聚合诱导相分离法 Zn^(2+)催化剂 催化机理 孔结构
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