有序含氮介孔碳的金屬離子吸附與催化應用研究開題報告

有序含氮介孔碳的金屬離子吸附與催化應用研究開題報告題目：有序含氮介孔碳的金屬離子吸附與催化應用研究一、研究背景近年來，有序介孔碳（OMC）及其包含雜原子的衍生物因其孔結構、表面性質等特點在催化、傳感、吸附等領域展示了出色的性能。其中，有序含氮介孔碳是一種新型的多功能材料，其具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并且表現(xiàn)出對金屬離子的很強的吸附濃度效應。因此，研究有序含氮介孔碳在金屬離子吸附和催化應用方面的作用，具有理論價值和實際應用意義。二、研究內容本研究旨在采用模板法合成一系列有序含氮介孔碳，并采用各種表征手段對其孔徑、孔道結構、表面化學組成和形態(tài)學進行表征。另外，本研究還將探究有序含氮介孔碳在吸附和催化應用方面的作用。主要包括：（1）制備不同類型的有序含氮介孔碳材料；（2）采用XRD、TEM、N2adsorption–desorption、XPS等表征手段，分析有序含氮介孔碳的孔徑、孔道結構、表面化學組成和形態(tài)學等特征；（3）考察不同類型有序含氮介孔碳對金屬離子的吸附性能，并研究其吸附濃度效應；（4）探究有序含氮介孔碳在催化應用方面的作用，以此為基礎設計并制備高效穩(wěn)定的催化劑。三、研究意義有序含氮介孔碳材料的制備及應用，對于理解其孔結構、表面性質等特點具有重要的理論意義和基礎性意義。其對金屬離子的吸附和催化作用應用在環(huán)境保護、催化合成等領域，具有實際價值和廣泛的應用前景。四、研究方法和步驟（1）材料制備：采用硬模板法制備各種有序含氮介孔碳材料。（2）材料表征：采用XRD、TEM、N2adsorption–desorption、XPS等表征手段，對材料進行表征。（3）吸附性能研究：采用不同的金屬離子溶液，研究材料對其吸附性能，并考察其吸附濃度效應。（4）催化應用研究：以有序含氮介孔碳為基礎，設計和制備高效穩(wěn)定的催化劑，并進行催化應用研究。五、預期成果通過本研究，希望達到以下預期成果：（1）成功合成多種有序含氮介孔碳材料。（2）對材料進行詳細的表征，揭示其孔徑、孔道結構、表面化學組成和形態(tài)學等特點。（3）探究有序含氮介孔碳對金屬離子的吸附作用，特別是吸附濃度效應，以此為基礎發(fā)展高效的吸附材料。（4）設計和制備高效穩(wěn)定的催化劑，并進行催化應用研究。六、參考文獻1.Y.Wu,N.Zheng,S.Wei,etal.Orderedmesoporousnitrogen-dopedcarbonashighlyefficientmetal-freecatalystsforoxygenreductionreactioninair-cathodemicrobialfuelcells,JournalofPowerSources,2014,251,122-129.2.X.Yang,J.Ren,E.Liu,etal.Facileandscalablesynthesisofnitrogen-dopedorderedmesoporouscarbonswithsuperiorperformanceinCO2capture.Carbon,2018,128,91-98.3.Y.Liu,R.Hao,Y.Liu,etal.Graphene-encapsulatedmesoporousnitrogen-dopedcarbonnanosphereswithhighlyefficientelectrocatalyticactivityforoxygenreductionreaction.ElectrochimicaActa,2019,295,619-626.4.G.Zhu,Y.Lai,H.Yang,etal.Nitrogen-dopedmesoporouscarbonderivedfrommetal–orga