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介孔碳材料的研究与制备(1) 介孔材料根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC)的规定[5]：介孔材料是指孔径介于2-50nm范围内的一类多孔材料。介孔材料因其具有非常高的比表面积、规则并且有序的孔道结构、较为狭窄的孔径分布、孔径大小连续并可调等特点，使得它在很多微孔沸石分子筛完成不了的分子的吸附和分离，尤其是催化反应中发挥作用。介孔材料的研究应用已经成为国际上的热点。35403
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(2) 介孔碳制备方法
制备介孔碳的方法有很多种，大致分为模板法与非模板法，而模板法相对于非模板法来说，它的结构控制较为简单，现在合成介孔碳最常用的方法就是利用模板法合成，制备的过程就是现在的热门的纳米铸造过程，而在纳米铸造过程中，模板的选择直接影响到目标产物的性质，所以，模板的结构和性质是对产品的性质起到非常重要的作用，通常将模板分为软模板和硬模板两种类型。硬模板法所得到的介孔碳材料为无机模板的反相复制;软模板法所得的介孔碳材料为正相结构，在应用方面各有其优势[6-7]。论文网
1.2.2氧化锰作为超级电容器的电极材料的优点
二氧化锰理论上具有较高的比电容量，良好的赝电容特性，而且对环境基本无污染，价格相对来说比较低廉，所以它在各种非贵金属氧化物中脱颖而出，得到了良好的应用。制备超级电容器用纳米MnO2方法目前主要有溶胶凝胶法、电化学沉积法、热分解法、液相共沉淀法、低温固相反应法和水热法[10-16]等。
二氧化锰作为超级电容器材料，有几个问题必须被解决，
1.溶解性问题。二氧化锰在电解液测试过程中，因为循环会发生部分溶解，电极遭遇电容损失，有几个方法被用来组织锰氧化物循环过程中的分解，例如，使用新电解质盐避免在溶液中形成酸性物质，或者和惰性的钴氧化物符合，不仅抑制了锰在电解液中的溶解并且稳定了锰氧化物。
2.低比表面积和弱导电性，在二氧化锰中参杂活性炭，碳纳米管，石墨或者导电聚合物可以改善锰氧化物的弱导电性和比表面积。
3.离子导电性。二氧化锰较弱的离子导电性是阻碍其实际应用的另个缺点，表面含有微孔的多层二氧化锰能够长生很高的离子导电性
1.2.3碳/氧化锰复合物的研究现状
随着研究的深入，对单纯的MnO2制备的电极材料的性能达不到预期的目标，通过掺杂其他元素进入MnO2中进行研究，
刘献明等[18]采用化学共沉淀法制备掺钻的MnO2电极，发现掺杂量n(Co):N(Co+Mn)大于或小于0.1时，其循环伏安、充放电和电容特性较差;而掺加量为0.1时，比纯MnO2电极具有更好的充放电性能和电容性能。Rajendra[19]利用电化学方法在不锈钢基体上沉积镍锰、钴锰复合氧化物，发现比纯粹的MnO2具有更高的比容量。掺杂改善MnO2电容器性能的原因，在于掺入元素改变了MnO2晶格常数，使之更有利于H+的嵌入和脱出。
当前的一些关于MnO2用作超级电容器电极材料的研究更多的注重于和其他材料形成复合材料。MnO2在这些符合材料中主要以0D的球形颗粒、1D的纳米棒为主。但是MnO2的导电性是非常差，所以可以考虑将MnO2与一些导电性好的材料复合，比如碳材料：炭气凝胶、碳纳米管、石墨烯等。这些多孔炭基材料拥有稳定的孔结构、高的比表面积、可控孔径、化学稳定性和高的导电性。多孔炭基材料通过硬模板法和软模板法两种方法合成[20-25]。硬模板法中用于炭前驱体有酚醛树脂、糖类、多巴胺和糖醇等。软模板法中用于炭前驱体有聚苯乙烯、间苯二酚、碳水化合物等[30-32]。下面是碳材料与MnO2复合材料的研究：
罗杨丽[33]以KMnO4和Na2S2O3.5H2O为原料，利用水热法制得γ-MnO2@C核壳结构复合材料，并结合SEM，TEM图及相关文献分析了其生长机理及电化学性质。研究发现，通过水热法可以合成γ-MnO2/C核壳结构复合材料，复合物制备而成的电极的平均比电容达180.2F/g。