碳/碳化铁复合介孔材料的合成及储氢性能

doi:10.7503/cjcu20131101

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (6): 1318.doi: 10.7503/cjcu20131101

碳/碳化铁复合介孔材料的合成及储氢性能

张玲娜, 陶金慧, 纪开吉, 岳群峰()

哈尔滨师范大学化学化工学院, 哈尔滨150025

收稿日期:2013-11-05 出版日期:2014-06-10 发布日期:2014-04-21
作者简介:联系人简介: 岳群峰, 女, 博士, 副教授, 主要从事有机材料研究. E-mail:qunfengyue@gmail.com
基金资助:
哈尔滨师范大学青年学术骨干资助计划项目(批准号: 10XQXG09)资助

Synthesis of Mesoporous Carbon/Iron Carbide Material and Its Hydrogen Storage Capacity^†

ZHANG Lingna, TAO Jinhui, JI Kaiji, YUE Qunfeng^*()

College of Chemistry and Chemical Engineering, Harbin Normal University, Harbin 150025, China

Received:2013-11-05 Online:2014-06-10 Published:2014-04-21
Contact: YUE Qunfeng E-mail:qunfengyue@gmail.com
Supported by:
† Supported by the Youth Skeleton Teacher Fund of Harbin Normal University, China(No.10XQXG09)

摘要/Abstract

摘要：

以1-氰甲基-3-甲基咪唑四氯化铁盐([MCNIm]⁺[FeCl₄]^-)为前体, SBA-15为模板, 采用硬模板纳米浇筑法合成碳/碳化铁复合介孔材料. 研究了合成温度和时间对所得材料比表面积的影响. 利用氮气吸附-脱附、 X射线衍射、透射电子显微镜及X射线光电子能谱等对材料进行表征. 结果显示, 在800 ℃下煅烧能够得到相对较大比表面积的材料, 同时延长煅烧时间可以得到高比表面积、孔径分布均匀且结构较完整的材料, 其最大比表面积可达517.96 m²/g. 此外, 氢气吸附测试表明, 此种材料具有一定的储氢性能.

关键词: 离子液体, 介孔材料, 碳化铁, 氢气存储

Abstract:

Using 1-cyanomethyl-3-methylimidazolium tetrachloridoferrate(Ⅲ) as precursor and SBA-15 as template, the mesoporous iron carbide frameworks were synthesized by the hard template method, and the structure and morphology were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and N₂ adsorption-desorption isotherms. The influences of the synthesis temperature and calcination time on the material surface area were also investigated. The results showed that mesoporous carbide with large specific surface area was obtained under 800 ℃. Moreover, uniform pore size distribution and complete structure and specific surface(517.96 m²/g) could be built with prolonging calcination time. Furthermore, hydrogen adsorption isotherm revealed that the material exhibited medium hydrogen storage capacity.

Key words: Ionic liquid, Mesoporous material, Iron carbide, Hydrogen storage (Ed.: V, Z)

中图分类号:

O647.3

TrendMD:

张玲娜, 陶金慧, 纪开吉, 岳群峰. 碳/碳化铁复合介孔材料的合成及储氢性能. 高等学校化学学报, 2014, 35(6): 1318.

ZHANG Lingna, TAO Jinhui, JI Kaiji, YUE Qunfeng. Synthesis of Mesoporous Carbon/Iron Carbide Material and Its Hydrogen Storage Capacity^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(6): 1318.

图/表 8

Fig.1 Chemical structure of [MCNIm]+[FeCl4]-

Fig.2 TG analysis of the [MCNIm]+[FeCl4]-

Fig.3 N2 adsorption-desorption isotherms(A) and pore size distribution curves(B) for materials C700-4(a), C800-4(b) and C900-4(c)

Fig.4 N2 adsorption-desorption isotherms at 77 K(A—D) and corresponding pore-size distribution curves(A'—D') for materials C800-2(A, A') , C800-4(B, B'), C800-6(C, C') and C800-8(D, D')

Fig.5 XRD patterns for material C800-8(B) Partial magnified pattern of (A).

Fig.6 XPS profiles for material C800-8

Fig.7 TEM images for C/Fe3C material C800-8

Fig.8 H2 adsorption-desorption isotherms of material C800-8 at 77 and 87 K(A), heats of adsorption for material C800-8(B)

参考文献 27

[1]	Giordano C., Antonietti M., Nano Today, 2011, 6(4), 366—380
[2]	Kraupner A., Antonietti M., Palkovits R., Schlicht K., Giordano C., J. Mater. Chem., 2010, 20(29), 6019—6022
[3]	Yushin G., Dash R., Jagiello J., Fischer J. E., Gogotsi Y., Adv. Funct. Mater., 2006, 16(17), 2288—2293
[4]	Kong L. B., Zhang J., Cai J. J., Yang Z. S., Luo Y. C., Kang L., Chem. Res. Chinese Universities, 2011, 27(2), 295—299
[5]	Zhang J., Yao M. G., Liu R., Cui W., Lu S. C., Liu B. B., Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(6), 1505—1509
	(张京, 姚明光, 刘然, 崔雯, 路双臣, 刘冰冰.高等学校化学学报, 2013,34(6), 1505—1509)
[6]	Hu D. L., Zhang D. Y., Zhang C. L., Ding S. J., Yang Z. Z., Chem. J. Chinese Universities, 2012, 33(10), 2345—2350
	(胡大林, 张东阳, 张成亮, 丁书江, 杨振忠.高等学校化学学报, 2012,33(10), 2345—2350)
[7]	Gobel R., Xie Z. L., Neumann M., Gunter C., Lobbicke R., Kubo S., Titirici M. M., Giordano C., Taubert A., Cryst. Eng. Comm., 2012, 14(15), 4946—4951
[8]	Zhang Y. H., Book D., Int. J. Energy Res., 2013, 37(7), 720—725
[9]	Yushin G., Dash R., Jagiello J., Fischer J. E., Gogotsi Y., Adv. Funct. Mater., 2006, 16, 2288—2293
[10]	Reyhani A., Mortazavi S. Z., Moshfegh A. Z., Golikand A. N., Amiri M., J. Power Sources, 2009, 188(2), 404—410
[11]	Chu C. L., Chang C. F., Chen J. R., Fuh Y. K., J. Nanomater., 2013, 2013, 1—7
[12]	Antonietti M., Kuang D., Smarsly B., Zhou Y., Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43(38), 4988—4992
[13]	Zhou Y., Antonietti M., Chem. Mater., 2004, 16(3), 544—550
[14]	Taubert A., Li Z., Dalton Trans., 2007, 36(7), 723—727
[15]	Morris R. E., Wheatley P. S., Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47(27), 4966—4981
[16]	Parnham E. R., Morris R. E., Acc. Chem. Res., 2007, 40(10), 1005—1013
[17]	Gao J., Wang J. Q., Song Q. W., He L. N., Green Chem., 2011, 13(7), 1182—1186
[18]	Li C. Y., Tan R., Zhao J. F., Yin D. H., Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(2), 297—302
	(黎成勇, 谭蓉, 赵江峰, 银董红.高等学校化学学报, 2014,35(2), 297—302)
[19]	Yu C., Fan J., Tian B., Zhao D., Stucky G. D., Adv. Mater., 2002, 14(23), 1742—1745
[20]	Paraknowitsch J. P., Zhang J., Su D., Thomas A., Antonietti M., Adv. Mater., 2010, 22(1), 87—92
[21]	Gao Y., Gao H., Piekarski C., Shreeve J. N., Eur. J. Inorg. Chem., 2007, 2007(31), 4965—4972
[22]	Marco L., Filippo P., Claudio T., Kenneth R., William R., Green Chem., 2007, 9(4), 321—322
[23]	Hayashi S., Saha S., Hamaguchi H., IEEE Trans. Magn., 2006, 42(1), 12—14
[24]	Zhao D. Y., Feng J. L., Huo Q. S., Melosh N., Fredrickson G. H., Chemlka B. F., Stucky G. D., Science, 1998, 279(5350), 548—552
[25]	Yuan J., Giordano C., Antonietti M., Chemistry of Materials, 2010, 22(17), 5003—5012
[26]	Chen L. F., Zhang X. D., Liang H. W., Kong M., Guan Q. F., Chen P., Wu Z. Y., Yu S. H., ACS Nano, 2012, 6(8), 7092—7102
[27]	Si X. L., Jiao C. L., Li F., Zhang J., Wang S., Liu S., Li Z. B., Sun L. X., Energy Environ. Sci., 2011, 4(11), 4522—4527

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[1]	郭程, 张威, 唐云. 有序介孔材料: 历史、现状与发展趋势[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220167.
[2]	崔伟, 赵德银, 白文轩, 张晓东, 余江. CO₂在非质子溶剂与铁基离子液体复合体系中的吸收[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(8): 20220120.
[3]	彭奎霖, 李桂林, 江重阳, 曾少娟, 张香平. 电解液调控CO₂电催化还原性能微观机制的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(7): 20220238.
[4]	季双琦, 靳钊, 观文娜, 潘翔宇, 关彤. 双阳离子型离子液体和十八烷基修饰的混合模式硅胶固定相的制备及色谱性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220008.
[5]	常斯惠, 陈涛, 赵黎明, 邱勇隽. 离子液体增塑生物基聚丁内酰胺的热分解机理[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220353.
[6]	佘沛鸿, 徐文洲, 关卜源. 大孔道介孔氧化硅/碳基纳米材料的设计合成与应用[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 671.
[7]	王蔓, 王鑫, 周静, 高国华. 聚离子液体催化碳酸乙烯酯与甲醇的酯交换反应[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(12): 3701.
[8]	万仁, 宋璠, 彭昌军, 刘洪来. 水溶液中非常规离子无限稀释摩尔电导率的基团贡献法[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(12): 3672.
[9]	周墨林, 蒋欣, 易婷, 杨向光, 张一波. 硫化物固态电解质Li₁₀GeP₂S₁₂与锂金属间界面稳定性的改善研究[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(8): 1810.
[10]	高崇,于凤丽,解从霞,于世涛. 氨基醇杂多酸类离子液体催化环酮的Baeyer-Villiger氧化反应[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(5): 1101.
[11]	高乃伟, 马强, 贺泳霖, 王亚培. 基于离子液体的绿色电子器件[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(5): 901.
[12]	程时富,胡皓,陈必华,吴海虹,高国华,何鸣元. 双离子液体基多孔炭的制备与电化学性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(5): 1048.
[13]	朴惠兰,马品一,覃祖成,姜延晓,孙颖,王兴华,宋大千. 基于酸性离子液体填充注射器的泡腾辅助微萃取法测定果汁样品中三嗪类除草剂[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(2): 228.
[14]	张丽,钱明超,刘雪珂,高帅涛,余江,谢海深,王宏斌,孙风江,苏向红. 铁基离子液体/NHD吸收氧化H₂S的反应动力学[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(2): 317.
[15]	王楠,姚开胜,赵晨晨,李添锦,卢伟伟. 离子液体辅助合成AuPd纳米海绵及催化性能[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(1): 62.

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