尺寸_可控空心碳球的水热.pptx

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1、尺寸可控空心碳球的水热合成实验背景碳纳米结构材料由于它们具有高的比表面积、低密度、高强度以及优越的热和化学稳定性等显著的物理、化学性能受到广泛的关注。其中空心碳微球广泛应用于吸附、催化、电化学等领域，制备高强复合材料，催化剂载体等各种材料。纳米颗粒材料的功能特性主要决定于它们的形状、尺寸以及尺寸分布。水热合成法的特点：高纯产物形状和尺寸可控和低廉的运行成本制备的碳球其表面含有大量的亲水性官能团，有利于进一步表面功能修饰因此，广泛被用于制备各种纳米结构材料。本实验采用水热法，在糖类（葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉）水溶液中，通过控制反应条件合成了近单分散、尺寸可控的中空碳球。实验过程3~5g糖类

2、（葡萄糖、蔗糖、淀粉）→45mL去离子水→搅拌均匀→容积为50mL的不锈钢反应釜的内衬中→置于160~200℃的电热干燥箱中恒温4~20h。反应结束后，溶液呈混浊的黑色或红棕色，略带有焦味。用无水乙醇重复、冲洗3次后，分散于水中，在80℃下烘干。实验表征1扫描电镜SEM图：该图是通过使用不同的糖类作为碳源制备的碳球的扫描电镜图，可以看出所制备的产物呈球形，形状较规则且均匀分布。2投射电镜图（TEM）如图d，当葡萄糖作为前躯体时，所制备的碳球分散性和均匀性较好，粒径分布在3.0~6.5μm之间，与SEM观测结果一致；而当可溶性淀粉作为前躯体时，所得产物中碳球分散性较差，出现团聚现象，如图f

3、；图e显示了葡萄糖作为碳源制备的碳球，可以明显的看出碳球为中空结构，近于单分散，由碳颗粒聚集而成。产物的粒径分布图从图中可以看出，将葡萄糖、蔗糖和可溶性淀粉分别作为前躯体时，在同一条件下所得产物平均粒径分别为5.44，5.79，6.26μm，进一步可以得出碳球的粒径尺寸分布窄。红外光谱图在1715和1611cm-1处的特征峰分别对应于C=O和C=C的振动，在1000~1300cm-1范围内的峰对应于C-OH拉伸振动和OH的弯曲振动，以及1704cm-1处的吸收峰对应于COOH的振动，表明碳球表面含有大量的含氧官能团，提高了碳球的亲水性和在水溶液中的稳定性。这使得碳球在生物化学、药物传输等

4、领域有着潜在的应用。碳球的XRD图从图可知，峰形较宽，表明碳球中含有大量的无序结构碳和无定型碳存在，而且在20.5°出现一个明显的尖峰，进一步说明碳球中含有部分石墨结构的碳。结论采用水热法，通过加入不同糖类作为碳源，制备了形状和尺寸可控的、近单分散的碳空心球。结果表明碳空心球尺寸分布在3.0~6.5μm之间，表面含有官能团-OH，-C=O，COOH。对于碳纳米空心球的形成机理有待进一步通过控制反应温度、反应时间以及前躯体的组成进行研究。致谢