介孔碳

介孔碳是一類新型的具有巨大比表面積和孔體積的介孔材料，可以通過不同的方法合成並對其孔結構和形貌進行調節。介孔碳是一類新型的非矽基介孔材料。由於介孔碳具有較好的水熱穩定性和親有機物等特性，使介孔碳在吸附分離、催化劑、作為載體和功能化材料方面具有巨大的套用價值。

術語簡介

介孔碳是一類新型的非矽基介孔材料，2nm<孔徑><50nm,具有巨大的比表面積（可高達2500m2/g）和孔體積（可高達2.25cm3/g），非常有望在催化劑載體、儲氫材料、電極材料等方面得到重要套用，因此受到人們的高度重視。此外介孔材料製得的雙電層電容材料的電荷儲量高於金屬氧化物粒子組裝後的電容量，更遠高於市售的金屬氧化物雙電層電容器。

具體內容

與純介孔矽材料相比，介孔碳材料表現出特殊的性質，有高的比表面積，高孔隙率；孔徑尺寸在一定範圍內可調；介孔形狀多樣，孔壁組成、結構和性質可調；通過最佳化合成條件可以得到高熱穩定性和水熱穩定性；合成簡單、易操作、無生理毒性。它的誘人之處還在於其在燃料電池，分子篩，吸附，催化反應，電化學等領域的潛在套用價值。近年來，介孔材料科學已經成為國際上跨化學、物理、材料、生物等學科交叉的熱點研究領域之一，更成為材料科學發展的一個重要里程碑。
另外，本材料具有有序中孔孔道結構，孔徑尺寸在3-10nm範圍內精確可調，比表面積在500-1500m2/g範圍之內。孔容在0.7-1.5cc/g之間。中孔炭材料具有較高的比表面積和孔容以及良好的導電性、生物相容性和耐腐蝕性等特點,在電化學電極材料、催化劑載體、色譜柱吸附劑、蛋白質分離等領域有巨大套用前景。

套用與研究

目前，介孔碳材料在吸附劑、生物醫藥載體、催化劑領域及超級電容器電極方面有著廣泛的套用。但是，介孔碳材料的性能還不夠完美，作為吸附劑，與工業中常用的微孔吸附劑相比（碳分子篩、活性炭、碳納米管、石墨納米纖維）介孔碳具有更高的吸附量受其孔道結構和表面性質的影響，所以改變介孔碳表面官能團的組成是一個重要的研究方向。在生物醫學領域，介孔碳材料主要作為生物感測器和靶向作為藥物載體被套用，雖然發展的歷史不是很長，但是介孔碳材料在生物醫藥方面已經表現出誘人的套用前景，同時也面臨一些問題，例如，作為藥物載體對藥物裝載和釋放速度的控制、載藥量等。所以，對新型結構的探究以及對原有結構的修飾還存在很大的研究空間。作為催化劑的載體，主要是在合成介孔碳材料的過程中加入含其他組分的前體，將其負載在介孔碳中。目前主要套用在氣相反應、液相反應、光催化和電催化方面，在催化反應過程中，介孔碳的孔徑、表面性質（親/疏水性）、組分的粒徑大小對催化劑的催化活性影響很大，因此，在合成過程中對材料進行結構調變具有重要意義。並且對於商業化而言介孔碳基催化劑的催化性能還需要進一步的探究和催化。