合成多孔性カーボンとシリカ マトリックスの表面特性

1992 年に、順序付けられた多孔性シリカ材料得られた最初に有機テンプレート; を使用してその後、多数の出版物がこれらの構造、合成方法、それらのプロパティの変更の調査のさまざまな側面に関連し、文学^{1,2 でさまざまなアプリケーションが登場しています。 ,3}。SBA 15 多孔性シリカ マトリックス⁴興味は彼らのユニークな品質のため: 広い高表面積、気孔を均一な細孔径分布と良好な化学的および機械的特性。有機反応^6、7の効率的な触媒は、多孔性のマトリックスとして触媒用、SBA 15⁵などの円筒細孔を有する多孔性シリカ材料によってよく使用されます。材料は、その特性^8,9,10に影響を与えることができる方法の広い範囲で合成できます。したがって、それは多くの分野で潜在的なアプリケーションのためのこれらのメソッドを最適化するために重要である: 電気化学デバイス、ナノテクノロジー、生物学、医学、薬物送達システム、または接着とトライボロジー。本研究では、ナノ多孔構造の 2 種類が表示されます、すなわちシリカと炭素多孔性のマトリックス。ゾル-ゲル法を用いた SBA 15 行列を合成、物性を比較して、含浸法による結果のシリカ マトリックスの炭素前駆体注文した多孔性炭素材料を準備します。

多孔性炭素材料は、その高い表面積とそのユニークなと明確に定義された物理化学的性質^6,11,12のため多くの電化製品に重要です。一般的な準備結果材料ランダム気孔率と乱れた構造;一般的な細孔パラメーターの変更のための限られた可能性もある、したがって、比較的広範囲の細孔径分布と構造は¹³が取得されます。この可能性は高い表面積と多孔性炭素材料の拡大し、細孔のシステムを命じた。詳細は幾何学と内部細孔空間物理化学的プロセスのより詳細に制御、多くのアプリケーションで重要な予測: 分離メディア システム、触媒として先端電子材料、多くの科学分野¹⁴ nanoreactors^,15。

多孔性炭素レプリカを得るためには、順序付けられた珪酸塩は炭素前駆体が導入直接固体マトリックスとして機能できます。メソッドは、いくつかの段階に分けることができます: 順序付けられたシリカ材料の選択シリカ マトリックス; 内炭素前駆体の成膜炭化。その後、シリカ マトリックスの除去。この法による炭素材料の多くの異なる種類を得ることができるすべての無孔材料ですが秩序構造。プロセスの重要な要素は、その細孔形成、安定した三次元構造¹⁶適したマトリックスの選択です。

今回、合成多孔性のマトリックスの表面特性に及ぼす細孔壁の種類を調査しました。OMC の材料表面特性は、シリカのアナログ (SBA 15) omc カードの表面のプロパティによって反映されます。低温 N₂吸着/脱離測定 (77 K) で、透過型電子顕微鏡 (TEM) およびエネルギー分散型 x 線分析 (によって特徴付けられる (OMC と SBA 15) 材料の両方の種類のテクスチャおよび構造特性EDX)。

低温ガス吸着/脱離測定は、多孔質材料の特性の中に最も重要な技術の一つです。窒素ガスは、固体吸着剤で強い相互作用を作成するその高純度と可能性のための吸着剤として使用されます。この手法の重要な利点は、使いやすい業務用機器および比較的簡単なデータ処理手順。窒素吸着/脱離等温線の測定は、圧力 (P/P₀) の広い範囲での 77 K における固体吸着剤の表面に吸着した分子の蓄積に基づいています。実験的吸着や脱離等温線から細孔径分布を計算するため Halenda (BJH)、ジョイナー、バレットの手順が適用されます。BJH 法の最も重要な前提条件では、平面サーフェス調査表面吸着分子の均一な分布をご利用など。しかし、この理論はケルビン方程式に基づいてありメソポーラス範囲の細孔径分布を計算するための最も広く使用されている方法はありません。

サンプルの電気化学的特性を評価するには、電位差滴定法を適用します。材料の表面化学は、ヘテロ原子や表面の官能基の存在に関連する表面電荷に依存します。表面性状も、接触角の解析によって調査されます。毛穴の中ぬれは、吸着吸着剤の相互作用に関する情報を提供します。誘電緩和分光 (DRS) 技術と内壁粗さの両方のサンプルに閉じ込められた水の融点に及ぼす影響を検討しました。誘電率の測定は、液体の分極率として融解現象の調査を許可して、固相は互いと異なっています。静電容量の温度依存性の勾配の変化は、溶融は、システムで発生することを示しています。