吴忠信息网
育儿
当前位置:首页 > 育儿

介孔材料大千世界

发布时间:2019-10-10 10:00:52 编辑:笔名

介孔材料是一类自身内部含有丰富有序介孔的材料,其孔道范围介于2至50纳米之间,大概是我们头发直径的万分之一。该材料有两个显著特点:一是比表面积大,每克材料通常具有高达上千平米的表面积;二是孔隙率高,每克材料可以具有0.8立方厘米的孔隙。这就如同在物质内部挖了四通八达的地道,为分子和能量输送及化学转化提供了丰富的场所,从而展现出它种材料所不具备的优良品质。一般来说,材料表面积越大,那么促进化学反应的场所就越大;而材料的孔隙率越高,分子迁移就越通畅,从而加快化学反应速度。

能源危机是人类目前面临的非常重要的挑战之一。这主要是因为人类目前利用能源的方式和结构出了问题。以煤和石油为代表的化石燃料储备有限,同时它们的不当使用也带来了诸如酸雨、光化学烟雾、雾霾以及全球变暖等一系列的环境问题。这就需要发展能源清洁使用技术和寻找可替代的新能源,如太阳能、氢能、生物质能、地热能及核能等。目前科学家们希望设计合成一类内部含有有序介观尺度孔道的材料,开拓性地将其应用于能源优化利用和新能源开发领域,并取得了令人关注的科技进步。

目前,人类对能源的利用主要是通过化学反应将能量储备起来或将含能物质中能量释放出来的方式加以利用。因此,能源的清洁高效利用和新能源开发主要围绕能源物质的化学反应而展开,而介孔材料的大比表面和高孔隙率十分有利于这类反应的进行。我国科学家在介孔材料研制方面居于世界领先位置,为了有效地应对我国日益严重的能源问题,发挥学科优势,国家科技部组织了名为“面向能源高效利用的功能介孔材料设计与调控”的,以复旦大学为首席单位的国家重大科学研究计划项目,旨在发展新结构高性能的介孔能源材料。

例如,项目科研工作者开发了微晶碳化钼介孔纳米线,由于其突出的电解水制氢活性,被作为非贵金属电催化材料典型案例广泛引用;研究人员成功制备了含氮多孔石墨烯材料,其大比表面积,开阔的通道以及丰富活性位点,使其在燃料电池阴极氧还原反应中表现了卓越的催化活性和循环稳定性 (如图1)。在化石能源清洁利用方面,为解决我国石油资源中渣油的“吃干榨尽”问题,研究人员还设计了一种以具有优异催化性能的微孔沸石为核心、介孔材料为壳层的包覆型结构复合分子筛 (图2),其合理的空间分布介-微孔结构满足了重油加氢裂解中大分子多尺度序列反应网络需求,具有高于现行石油炼制催化剂的活性和选择性,引起了工业界的重视。

研究者还采用纳米浇筑等方法合成了大比表面积的氮掺有序介孔碳材料,介孔率高达92%、介孔孔径为3.6–4.1纳米,在超级电容器应用中展现了高比电容和倍率特性,适用于大电流充放电的应用场合。科学家们还合成了新型的介孔石墨烯材料,其多孔性和高比表面积为锂离子电池电极反应提供了开阔的离子输运和嵌入场所,显示了高容量和循环稳定性;还通过将石墨碳均匀包裹在介孔二氧化钛球表面,用作电极材料,显示出高的电化学活性和稳定性,可用于商品化锂离子电池的阴极材料;所设计的无机盐纳米管结构,包括多金属氧化物、双金属氧化物和单金属氧化物,其均匀介孔结构保证了电子和离子快速、连续、高效的传输,在锂离子电池、钠离子电池及超级电容器方面表现优异。

总之,通过介观尺度的纳米工程构建方法,科学家设计合成了丰富结构有序介观孔道新材料,为能源清洁利用和新能源开发提供了宝贵的材料库,为解决我国能源和环境问题奠定了良好基础。

心肌梗死支架治疗后可以吃通心络吗

通心络对心肌梗死的患者恢复有作用吗

老人心肌梗死患者用通心络有作用吗

患有心肌梗死女性能服用通心络吗

通心络胶囊治疗颈动脉斑块有效果吗

冠心病治疗药物通心络效果怎么样

脑梗塞患者可以吃通心络吗

通心络胶囊组成及功效

缓慢性心律失常的原因

缓慢性心律失常怎么办

抗快速心律失常首选药

快速心律失常表现

如何确诊类风湿性关节炎

孕妇小腿抽筋怎么缓解

宝宝钙吸收不好怎么办

孕期缺钙吃什么

夜用长效的纸尿裤什么牌子好
夜用长效纸尿裤价格
夜用长效纸尿裤选哪个好
纸尿裤有长效干爽型的吗