富氮纳米多孔碳球
| 【编号】BK2019122503 | 【CAS号】 | ||
| 【货号】 | 【规格】 | ||
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一、纳米多孔碳粉
纳米多孔碳粉(Nanoporous Carbon Powders) (简称 NCP)。
成分：基本成分为碳 91-95%，氧 4-8%，氢 1%，具有良好的导电性（2-10 S/cm）和优良的化学稳定性。如有需要可进一步提高碳含量，最高可达 99%以上，导电性也会同步提高。
结构：内部是三维贯通的纳米孔道结构，每个孔与周围 12 个孔相
连，孔洞呈现肚大口小特点，孔道结构有序，孔径分布窄，可在10-1000 纳米的范围内精确调控。孔壁表面还分布着大量微孔，有利于诱捕金属离子。
表面特性：孔道内壁表面修饰了大量的羟基（50%左右的孔壁表面碳原子上接有羟基），有利于金属的均匀负载。如不需要该羟基可以通过高温处理脱除，也可通过化学反应将羟基转换成其他基团。
图 1 NCP-100 扫描电镜
图 2 NCP-100-HV 扫描电镜
图 3 NCP-100-S 透射电镜
图 4 结构示意图
纳米多孔碳的孔道结构规则有序且大小可控，作为催化剂载体可带来以下三个优势：
一、相比于孔洞的直径，孔和孔之间的连接孔较小，催化剂负载后被限制在孔洞内，不易团聚和流失，明显提高催化剂寿命。
二、孔径及连接孔大小可调，可根据反应物和产物的尺寸精确设计需要的孔道结构，显著提高催化效率。
三、纳米多孔碳粉孔壁上有大量的微孔和羟基，利用微孔限域和
羟基锚定作用可以构建高稳定性低贵金属含量催化剂，明显减少贵金属用量。
表 1. 纳米多孔碳粉参数表
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规格 |
孔径(nm) |
连接孔(nm) |
比表面(m2/g) |
介孔孔容(mL/g) |
价格（元/克） |
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NCP-15-HV |
15 |
5 |
700 |
2.4 |
800 |
|
NCP-30-HV |
30 |
7 |
630 |
2.4 |
800 |
|
NCP-50-HV |
50 |
10 |
560 |
2.6 |
800 |
|
NCP-100-HV |
100 |
11 |
370 |
2.2 |
800 |
|
NCP-15-S |
15 |
5 |
185 |
0.7 |
800 |
|
NCP-30-S |
30 |
7 |
210 |
0.7 |
800 |
|
NCP-50-S |
50 |
10 |
158 |
0.7 |
800 |
|
NCP-100-S |
100 |
11 |
142 |
0.7 |
800 |
|
NCP-15 |
15 |
5 |
110 |
0.5 |
500 |
|
NCP-30 |
30 |
7 |
250 |
0.2 |
500 |
|
NCP-50 |
50 |
10 |
60 |
0.2 |
500 |
|
NCP-100 |
100 |
11 |
50 |
0.2 |
500 |
注：1.HV 代表高孔容，高孔容系列产品孔结构规格有序，生产工艺和纳米多孔碳膜相似；
-
S 代表小粒径，粒径在 1 微米左右；
-
由于孔壁厚，低孔容系列产品强度更好。
一、纳米多孔碳膜
纳米多孔碳膜(Nanoporous Carbon Scaffolds) (简称NCS)。 (一)成分
基本成分为碳 91-95%，氧 4-8%，氢 1%，如有需要，碳含量可进一
步提高到 99%。氢和氧以羟基的形式存在于孔壁表面，大约 50%表面碳原子上接有羟基，羟基密度为 10-5mol/m2 左右。
(二)结构
NCS 的表面结构为均匀排列的纳米孔洞(图 6)，内部是三维连通的孔道结构(图 7)，每个孔与周围 12 个孔相连(图 8)。相比于孔洞的直径，孔和孔之间的连接孔较小，呈现出独特的纳米笼结构。孔壁上
还存在大量的微孔。
图 6 NCS-85 扫描电镜照片
图 7 NCS-85 透射电镜照片
图 8 NCS 的三维结构模型
(三)孔结构参数
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Sample |
Por e siz e (n m) |
Por e nec k wid th (n m) |
SBET( m2/g) |
Sexternal( m2/g) |
Smicro( m2/g) |
Smicro/SB ET(%) |
VNSI(m L/g) |
Vmicro( mL/g) |
Vmicro/VN SI(%) |
|
NCS- 100 |
1 15 |
12 |
246 |
202 |
43 |
18 |
1.24 |
0.021 |
1.7 |
|
NCS- 50 |
52 |
10 |
268 |
218 |
50 |
19 |
1.71 |
0.025 |
1.4 |
|
NCS- 20 |
20 |
7. 6 |
472 |
405 |
67 |
14 |
2.10 |
0.031 |
1.6 |
|
NCS- 10 |
10 |
5. 7 |
650 |
573 |
66 |
10 |
2.10 |
0.031 |
1.5 |
新型纳米多孔碳支架薄膜(NCS)已经申请了国际发明专利(PCT， WO Patent 2015135069A1)，该专利保护范围已经覆盖中国市场。目前我们可以实现 100*100mmNCS 的小批量量产。
二、 NCS 性能
(一)导电性好
NCS 中的碳含量在 91-95%之间，如有需要可进一步提高到 99%， 有着优秀的导电性(2-10 S/cm)。
(二)内部结构有序
NCS 的内部结构为三维贯通的孔道结构，孔道的大小和取向非常有序，有利于反应物和产物的扩散。
(三)可控性强
NCS 的孔径大小可调，可以在 10-1000 nm 范围内精准调控，孔和孔之间的连接孔的孔径也可以在一定范围内调控，还可以做到在NCS 中引入微米级的孔洞结构。NCS 的厚度可在 10-100 µm 范围内调控。NCS 孔道内部还可以修饰化学基团，实现亲水和憎水的调控。
(四)加工性能优秀
NCS 具有一定的机械强度和韧性，易于加工成型，无需加入粘结剂。
一、微米多孔碳块
微米多孔碳块(Microporous Carbon Bricks) (简称MCB)。
微米多孔碳块的孔径 500 微米左右，具有高强度、高导热/导电性、耐高温、耐酸碱、结构易于调控等一系列优异的性能，是一种轻质热管理材料，也是一种具备导热和吸声性能的材料，可以用于热、声、RF/EMI 信号管理领域。
压缩强度>3MPa; 剪切强度>1MPa;弯曲强度>1MPa;电导率>30000s/m。
零售价格：5 元/cm3。
图 9 MCB 扫描电镜照片
二、超高比表活性炭
超高比表活性炭产品比表面积为 3200m2/g 左右，孔容在 2cm3/g 左右，平均孔径在 2-3nm 之间，产品性能达到国际先进水平，主要目
标是替代进口，应用于超级电容器，高端催化、铅炭电容器、高端吸附（防毒面具，空气净化，黄金回收）等领域。
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