空心碳球的制备及应用

空心碳球的制备及应用
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空心碳球的概念及研究目的
空心碳球制备方法 空心碳球的研究进展 空心碳球的应用
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空心微球的概念及研究目的
空心碳球(高碳钢),有时也称为碳胶囊,指空心结构的碳 概念： 粒子的毫米、微米甚至纳米尺寸和相应的薄壳。
研究目的：因为空心碳球具有封装能力、可控渗透率、
表面功能化、表面体积比率高、良好的化 学和热稳定性等独特的属性，吸引了极大 关注。
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空心碳球制备方法
渗透膨胀法
乳液聚合法 动态溶胀法、 W/O/W乳液聚合法 SiO2模板方法 制 备 方 法 硬模板法 模板法 聚合物模板方法 金属模板方法 乳液模板方法 软模板法 表面活性剂模板方法
自组装法
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模板法
模板法：在预先制备好的模板颗粒上形成聚合物壳，然后将模板去 除，留下空心聚合物微囊而获得具有中空结构的聚合物微球。
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(i)水热碳化过程的示意图，不同的极性的硅模板与各种碳形态 (ii)实验后得到适度疏水性二氧化硅模板SEM图像 A部分甲基化介孔二氧化硅球包含碳表面毛孔 B空心介孔碳球通过分解A中的二氧化硅 C部分甲基化无孔隙的二氧化硅球体的表面涂上一层碳 D去除二氧化硅获得空心碳球
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• 传统的制备空心碳球是一个复杂的合成过 程和使用额外的物质,如碳前体和聚合催化 剂。因此,简单的合成路线的发展方向的形 成仍是一个制备均匀的多孔空心碳球是重 要的挑战。
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空心碳球的应用
环境应用 燃料电池
催化应用
催化氧化 应 用 蓄电池 蓄能应用 超级电容器
储氢 其他应用 电磁性能
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空心碳胶囊和石墨烯的性能比较
2016/11/29
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3 研究进展
Yoon合成空心碳球空心核/介孔壳(hcm)结构,使用实芯/介孔壳结 构化的二氧化硅为模板，苯酚作为碳源。
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3 究进展
Su制备光滑或畸形的单壳,双壳,和n型壳空心碳 球，以二氧化硅微球作为模板和苯碳前体，通过化 学汽相淀积方法. 结果显示表明,空心碳球的形态很 大程度上依赖于实验条件,包括化学气相沉积持续时 间和温度。 Chen通过控制核壳结构的介孔的壳壁厚度得到 不同直径的空心碳球。使用乙烯作为碳前驱体制备 介孔空心碳球。由于高温碳化一步,空心碳球具有 疏水性和芳香的表面特征, 空心碳球的广泛使用在 某些催化应用是一个问题。 Titirici成功制备功能化空心碳球通过以修饰二 氧化硅表面极性为模板在低温下水热碳化。
乙醇 二次水 nSiO2
氨水
四乙基原硅酸盐 十八烷基三甲氧基硅烷
120 rpm EYELA NTS-4000
用乙醇离心洗涤
真空干燥
nSiO2@pSiO2
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甲醇 AEAP nSiO2 or nSiO2@pSiO2
四乙基原硅酸 盐
搅拌
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乙醇洗涤
真空干燥
得到 NH2-nSiO2 or NH2nSiO2@pSiO2
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表面活性剂模板制备空心碳球（1）间苯二酚/二氧化硅/氯化十六烷基三甲 铵静电吸引（2）二氧化硅和聚合物同时缩聚（3）水热混合重组
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除了上述的方法，空心碳球可 以通过反面复制得到。Oda用介孔 二氧化硅泡沫为模板制备介孔空心 球。直径4nm的介孔空心碳球通过 浸渍和碳化在900℃得到。得到的 碳泡沫是空心碳球的聚集体。球体 是封闭还是打开，可以通过控制反 应条件来实现。
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• Valle-Vig´on报道一种获得均一的和非聚合 的介孔空心碳球简单的合成过程。这个过 程使用介孔二氧化硅粒子作为模板，有一 个有机物的一部分(-(CH2)17-CH3)作为碳 源，有机一部分碳的转换实现通过硫酸相 当碳产量增加了脱水和磺化反应，得到直 径统一440nm
Mezzavilla基于均匀的沉积混合聚合物/ 二氧化硅复合外壳通过硅球体表面同时 缩聚的硅聚合物。