基于水熱碳制備單-多層空心材料及其性能研究.pdf

1、近年來，由于空心球材料具有形貌可控、密度低、比表面積大、化學(xué)及熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在藥物運(yùn)輸、納米反應(yīng)器、超雙疏表面、催化和能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。為使空心球材料擁有最佳的物理和化學(xué)性能，并能夠應(yīng)用于各種領(lǐng)域，多種類型的空心球材料被通過各種途徑制備了出來。
　　本文以水熱碳球?yàn)槟０逯苽淞薈@SiO2@F涂層和h-SiO2@F涂層，并研究了其超雙疏性能;同時(shí)，基于水熱碳制備了MgO核殼空心球和MgO/Pt多層空心球，并研究了

2、其電化學(xué)性能，最后對(duì)MgO/Pt多層空心球的形成機(jī)理進(jìn)行了探究。具體內(nèi)容如下:
　　(1)以交聯(lián)水熱碳球?yàn)槟０澹褂媚z溶膠法在交聯(lián)碳球表面包覆一層SiO2，得到C@SiO2，將該產(chǎn)物在空氣氛圍下煅燒完全去除碳模板，得到空心SiO2球(h-SiO2)。將C@SiO2和h-SiO2噴涂到載玻片上，在涂層表面修飾一層低表面能物質(zhì)后得到C@SiO2@F涂層和h-SiO2@F涂層。通過調(diào)節(jié)葡萄糖和TEOS濃度，可以得到具有不同微納分級(jí)結(jié)構(gòu)

3、和空腔大小的涂層，使用水和十六烷作為測(cè)試液體，對(duì)其疏水疏油性能進(jìn)行測(cè)試，探究不同微納分級(jí)結(jié)構(gòu)和空腔結(jié)構(gòu)對(duì)超雙疏性能的影響。結(jié)果表明:相比于C@SiO2@F涂層，對(duì)應(yīng)的h-SiO2@F涂層展現(xiàn)了更加優(yōu)異的超雙疏性能;使用0.10g由1.0M葡萄糖溶液制備的水熱碳球作為模板，TEOS濃度為20mg mL-1時(shí)，在此條件下制備的h-SiO2樣品具有最佳的微納分級(jí)結(jié)構(gòu)和空腔大小，對(duì)應(yīng)的h-SiO2@F涂層超雙疏性能最好。
　　(2)使用無

4、模板法制備了MgO核殼空心球和MgO/Pt多層空心球，通過兩步處理，首先通過水熱反應(yīng)制備C-MgCO3復(fù)合物或Pt-C-MgCO3復(fù)合物，然后煅燒去除含碳組分即可得到MgO核殼空心球或MgO/Pt多層空心球。通過SEM、TEM、HRTEM、XPS、HAADF-SEM和N2吸脫附測(cè)試等方法對(duì)MgO/Pt多層空心球的結(jié)構(gòu)及元素組成進(jìn)行了表征及分析，并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:MgO核殼空心球?yàn)閱螌忧蝮w結(jié)構(gòu);MgO/Pt多層空心球?yàn)?/p>

5、三至四層空心球體結(jié)構(gòu)，其比表面積為16.7m2g-1，Pt納米晶直接負(fù)載在球殼上，且分散性良好。相比于商業(yè)Pt黑催化劑，該多層空心球能為電催化反應(yīng)提供更多的催化活性位點(diǎn)，電催化活性更高，且由于獨(dú)特的自支撐多層結(jié)構(gòu)，對(duì)于甲醇的氧化實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定性更好。
　　(3)通過一系列的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，分別探究了葡萄糖、MgCO3·3H2O和Pt前驅(qū)體在MgO/Pt多層空心球形成過程中所起的作用，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)MgO/Pt多層空心球的形成機(jī)理進(jìn)行了分