季鏻阳离子化多孔碳材料的结构及表面性能研究

目前多孔碳材料表面功能化是研究热点。本项目设计将稳定性高的多功能季鏻阳离子嫁接在多孔碳上，以便提高吸附性和分散性、拓宽应用领域。本项目将重点研究其结构控制和表面性能，系统研究多孔碳结构、氧化和酰氯化反应、季鏻阳离子种类和嫁接工艺对其组成结构的影响规律，获得可控结构的离子化多孔碳；深入研究离子化多孔碳组成结构与其表面性能（吸附性、分散性和荷电性）的内在关系，揭示其吸附性的产生机制；进一步探索离子化多孔碳组成结构与稳定性（耐热性、耐光性和溶出性）的相互关系及规律，构建稳定性高、吸附性和分散性优异的离子化多孔碳关键结构模型。离子化多孔碳有望在吸附化学污染物和有害微生物方面获得广泛应用，也可作为复合材料的增强及改性剂。该研究处于学科前沿，将提高我国碳材料基础研究水平和发展一类新型碳功能材料。

本项目在多孔碳的制备方法，表面功能化处理及性能的研究等方面进行了探索，并取得了一定的成果。.对于多孔碳的制备，我们主要对商品活性炭，谷壳碳和空心碳球三个体系开展了工作。我们发现通过控制条件，可以得到既具有高比表面又有丰富官能团的多孔碳材料，这对下一步的表面功能化处理，如嫁接季鏻阳离子等抗菌功能材料，提供了很好的前提条件，而且为进一步的性能应用研究方面提供了新的基体材料。对于谷壳碳和空心碳球，我们也进行了大量的实验，得到比表面积达3960 m2/g的多孔碳材料。初步结果发现，利用谷壳先碳化再活化得到的多孔碳，具有较高的比表面和孔容，并成功合成了季鏻盐功能化多孔碳材料，该碳复合材料在水溶液中具有较好的分散性、稳定性和荷电性，并对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)具有良好的抗菌活性。.此外，本项目也对高比表面积的谷壳基多孔碳材料在超级电容器电极材料和储氢材料的应用方面，进行了相关性能测试，也得到一些有意义的结果。