碳球的制备进展VIP专享VIP免费

碳球的制备进展1 引言微球是一种形态可控的微粒材料，在研究与工业生产均具有很大的价值。碳球是一种碳元素所构成的微球，球型碳材料是在 20 世纪 60 年代被发现的，人们在研究焦炭的形成过程中发现沥青类化合物在热处理过程中会生成中间相小球［1］。与普通微球相同，碳球分为实心碳球、中空碳球、多孔碳球三种。实心碳球因其不存在内部空间，在纳米级材料的研究应用方面有着重要的作用。中空材料的形成机理、结构、制备及其应用是近年来的研究热点。可控的中空碳球与多孔碳球因其高比表面积、高化学稳定性、高吸附性等优良的性质，在电学领域、能源领域、催化、吸附等方面有着重要的作用。鉴于碳球制备技术的迅速发展和应用需求的急剧增加，本文对近年来实心、空心、多孔三种碳球的制备方法、成型机理与发展的研究做一综述。2 碳球的制备与应用就目前国内外的研究状况，根据碳球的结构特点将其分为 3 种：实心碳球，即整个球是密实的；中空碳球，球的中心部分是空的；多孔碳球，球的表面有许多孔洞。下面对这 3 种不同类型碳球制备的方法进行阐述，介绍其制备方法、成型机理与发展。2.1 实心碳球2.1.1 实心碳球的制备实心碳球的制备方法主要有 Stober 法、水热合成和热裂解法等。2.1.1.1Stdber 法制备球形 SiO2 常用的方法是 Stober 法，该方法通过烧结硅酸盐球形前驱体得到球形的SiO2［17］。Lu 等采用这种方法，以 PR 为前驱体，成功合成实心碳球［18］。以间苯二酚、甲醛和 1,2-乙二胺为原料，F127 为表面活性剂合成 PR,经过高温烧结，顺利得到实心碳球。2.1.1.2 水热合成采用水或有机溶剂作为反应介质，通过对反应容器加热，在一定的温度和自生压力下，原料混合进行反应。这可使一些在常温常压下反应速率很慢的热力学反应，在溶剂热条件下可实现反应快速化。Wang 等［19］在 190°C 水热条件下处理蔗糖溶液，再把所得到的产物置于管式炉中在氩气保护下进行高温碳化，即可制得单分散的实心碳球。吝亚南［21］将间苯二酚溶解在去离子水中，加入 F127、甲醛溶液、1,2-己二胺(DAH),发生聚合反应。反应结束后，离心分离聚合产物，水洗、干燥后即得到碳球前驱体；最后，在氮气气氛中，煅烧聚合物前驱体，得到实心碳球。朱玲玲等人［22］采用溶剂热技术，以四氯化碳为碳源，金属钠为还原剂，在四氢呋喃中反应，产物仅为由碳纳米片构成的实心碳球。2.1.1.3 热裂解法图:n1200°C 袖度 F 不同反应蛋城得到的 CNSs ...