《表2 利用不同离子液体前驱体合成碳氮多孔材料的比表面积》

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《离子液体自模板合成多孔碳氮材料及其对二氧化碳的吸附》

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测定了不同离子液体前驱体高温碳化后的材料于77 K下的N2吸附-脱附等温曲线，并计算样品的比表面积，结果见表2。可以看出，不同的阳离子结构、不同的阴离子种类及不同合成条件下，高温碳化所得材料比表面积差异较大。其中阴离子为Br-和N（CN）2-的离子液体前驱体高温碳化后的材料比表面积非常小甚至为0，以NTf2-为阴离子的离子液体高温碳化后的材料均获得较高的比表面积，最高达732.6 m2/g。值得注意的是[（CNBe）（BIM）]Br/NaN（CN）2前驱体体系800℃高温碳化后的材料比表面积高达653.5 m2/g，这可能是因为离子液体阳离子的氰基基团与NaN（CN）2中的氰基发生聚合，结合该离子液体前驱体的TGA结果可知在多孔碳氮材料的合成中，氰基基团约于400℃开始聚合，若氰基聚合速度快于阴离子分解速度，阴离子可起到自模板作用，在骨架内部支撑多孔的形成；若阴离子低于400℃便开始分解且分解速度快于聚合速度，则氰基基团开始聚合后由于缺少阴离子模板剂的支撑只能形成无孔的碳氮材料。对比实验1和2及实验6和7可知，相同合成条件下固定离子液体前驱体阴离子，只改变阳离子结构所合成的材料，咪唑侧链链长更短，合成材料比表面积更大。这是因为侧链越短，所占孔道空间越小，比表面积越大。此外，通过对比不同升温速率制备的材料比表面积发现，以最快升温速率所得材料的比表面积高于以5℃/min升温得到材料的比表面积（实验5和6），这可能是由于升温速率加快，易导致材料表面和内部的温差过大[23]，此时离子液体内部的阴离子所处的温度较外部低，减缓阴离子分解速度，有利于孔的形成。