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第1章 多孔碳材料概述 1

1.1 碳材料简介 1

1.2 多孔碳材料简介 2

1.3 多孔碳材料的合成方法 3

1.3.1 活化法 3

1.3.2 有机凝胶炭化法 4

1.3.3 共混聚合物炭化法 5

1.3.4 模板法 5

1.4 典型的碳材料 8

1.4.1 活性炭 8

1.4.2 活性炭纤维 13

1.4.3 碳气凝胶 17

1.4.4 介孔碳 22

1.4.5 碳纳米管 27

1.4.6 石墨烯 34

1.4.7 碳化物衍生碳 39

参考文献 43

第2章 多级孔碳材料的合成方法 48

2.1 多级孔材料概述 48

2.2 多级孔碳材料概述 49

2.3 多级孔碳材料的合成方法 50

2.3.1 硬模板法 51

2.3.2 软模板法 54

2.3.3 双模板法 55

2.3.4 模板活化相结合法 59

2.3.5 高温炭化法 61

2.3.6 嵌段共聚物炭化法 62

2.3.7 炭化活化相结合法 62

2.3.8 高温卤化法 64

2.3.9 真空冷冻干燥法 64

参考文献 65

第3章 多级孔碳在染料吸附中的应用 69

3.1 染料废水概述 69

3.1.1 染料废水的特点 70

3.1.2 染料废水的分类 71

3.1.3 染料废水的危害 72

3.1.4 染料废水的处理方法 72

3.2 碳质材料吸附剂 74

3.2.1 活性炭 75

3.2.2 介孔碳 76

3.2.3 碳纳米管 76

3.2.4 石墨烯 77

3.3 磁性碳吸附剂 77

3.3.1 磁性活性炭 78

3.3.2 磁性介孔碳 78

3.3.3 磁性碳纳米管 78

3.3.4 磁性石墨烯 78

3.4 多级孔碳在染料吸附中的应用研究进展 79

3.4.1 多级孔碳对染料的吸附 79

3.4.2 磁性多级孔碳对染料的吸附 81

3.5 块状多级孔石墨化碳对甲基橙的吸附 83

3.5.1 合成与表征 84

3.5.2 结构与性能 84

参考文献 89

第4章 多级孔碳在CO2气体吸附中的应用 92

4.1 CO2的吸附法简介 93

4.2 碳基CO2吸附材料 93

4.2.1 活性炭 94

4.2.2 介孔碳 95

4.2.3 碳纳米管 96

4.2.4 石墨烯 96

4.2.5 多级孔碳 97

4.3 氮掺杂碳基CO2吸附材料 99

4.3.1 氮掺杂提高CO2吸附性能的机理 99

4.3.2 氮掺杂方法 99

4.3.3 氮掺杂活性炭 100

4.3.4 氮掺杂介孔碳 101

4.3.5 氮掺杂碳纳米管 102

4.3.6 氮掺杂石墨烯 102

4.3.7 氮掺杂多级孔碳 102

4.4 多级孔碳对CO2的吸附性能 106

4.4.1 合成与表征 106

4.4.2 结构与性能 107

参考文献 111

第5章 多级孔碳在储氢领域的应用 115

5.1 储氢技术简介 116

5.2 碳基储氢材料 117

5.2.1 活性炭 118

5.2.2 碳纳米纤维 119

5.2.3 碳纳米管 119

5.2.4 石墨烯 121

5.3 氢溢流概述 122

5.3.1 氢溢流机理 122

5.3.2 碳材料中产生氢溢流作用的方法 123

5.3.3 通过氢溢流作用提高碳材料储氢量 124

5.4 多级孔碳在储氢领域的应用研究进展 126

5.5 镍掺杂多级孔碳块体材料在储氢中的应用 127

5.5.1 合成与表征 127

5.5.2 结构与性能 128

参考文献 132

第6章 多级孔碳在超级电容器中的应用 136

6.1 超级电容器概述 137

6.1.1 超级电容器的结构 137

6.1.2 超级电容器的特点 138

6.1.3 超级电容器的分类 140

6.2 超级电容器用碳电极材料 141

6.2.1 活性炭 141

6.2.2 活性炭纤维 142

6.2.3 碳气凝胶 142

6.2.4 碳纳米管 142

6.2.5 介孔碳 143

6.2.6 石墨烯 143

6.2.7 碳化物衍生碳 144

6.3 多级孔碳在超级电容器领域的应用研究进展 144

6.3.1 硬模板法制备的HPC 145

6.3.2 软模板法制备的HPC 147

6.3.3 软硬模板相结合法制备的HPC 148

6.3.4 模板活化相结合法制备的HPC 149

6.3.5 高温炭化法制备的HPC 151

6.3.6 嵌段共聚物炭化法制备的HPC 152

6.3.7 炭化活化法制备的HPC 153

6.3.8 高温卤化法制备的HPC 157

6.3.9 真空干燥法制备的HPC 158

6.4 钴掺杂多级孔碳块体材料在超级电容器中的应用 158

6.4.1 合成与表征 159

6.4.2 结构与性能 160

参考文献 165

第7章 多级孔碳在锂离子电池领域的应用 169

7.1 锂离子电池概述 169

7.1.1 锂离子电池的特点 169

7.1.2 锂离子电池的工作原理 171

7.1.3 锂离子电池的体系组成 172

7.2 锂离子电池碳负极材料 174

7.2.1 石墨类碳材料 175

7.2.2 非石墨类碳材料 177

7.2.3 碳纳米材料 180

7.3 多级孔碳在锂离子电池领域的应用研究进展 185

7.3.1 硬模板法制备的HPC 185

7.3.2 软模板法制备的HPC 189

7.3.3 双模板法制备的HPC 190

7.3.4 模板活化相结合法制备的HPC 192

7.3.5 高温炭化法制备的HPC 192

7.3.6 炭化活化法制备的HPC 193

参考文献 196