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文檔簡介
1、由于中空碳球具有特殊的結(jié)構(gòu)和潛在的應(yīng)用前景而吸引了人們的極大興趣,特別是在中空碳球殼層引進(jìn)數(shù)量及尺寸可控的直通孔道(大于10 nm)而形成中空籠狀碳球受到研究者們越來越多的關(guān)注。中空籠狀碳球因其形貌是空心與多孔納米結(jié)構(gòu)的微妙結(jié)合,從而具有大的比表面積、良好的生物相容性、優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性以及高的導(dǎo)電率等優(yōu)點(diǎn),而廣泛應(yīng)用于催化、電化學(xué)儲(chǔ)能、藥物運(yùn)輸與釋放、吸附分離以及微反應(yīng)器等方面。目前,制備籠狀中空碳微球的方法有很多,但是依然存在孔道
2、難調(diào)控、尺寸不均一以及分散困難等問題。本課題設(shè)計(jì)并提出了通過納米空間限域熱解樹莓狀和三明治型復(fù)合膠體粒子來制備窄分散非聚集籠狀中空碳微球的新思路,并力圖實(shí)現(xiàn)對碳微球形態(tài)、空腔尺寸、孔尺寸以及聚集狀態(tài)的有效調(diào)控。
?。?)將無皂乳液聚合反應(yīng)制備的軟核/硬殼聚苯乙烯(PS)微球作為前驅(qū)體,通過微球與SiO2粒子間的靜電作用組裝成樹莓狀復(fù)合微球。其中SiO2粒子在微球表面的大小以及包覆程度可通過改變?nèi)苣z凝膠過程中 TEOS和氨水的用量
3、進(jìn)行調(diào)節(jié)。在高溫碳化過程中,SiO2粒子刺穿殼層、軟核分解和硬殼碳化同時(shí)進(jìn)行,另外,SiO2顆粒的存在可以阻止微球在碳化過程中發(fā)生聚集。研究發(fā)現(xiàn),通過調(diào)節(jié) SiO2粒子的包覆程度以及聚合物微球的交聯(lián)度,可以制備出殼層結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定以及孔隙分布均勻的籠狀中空碳微球。
?。?)為了進(jìn)一步增加殼層的機(jī)械強(qiáng)度,我們制備了三明治型聚苯乙烯/SiO2/聚多巴胺復(fù)合膠體粒子。首先通過乳液聚合制備了非交聯(lián)PS微球,然后通過溶膠凝膠過程將 SiO2
4、粒子包覆在微球表面,最后在復(fù)合微球表面聚合一層多巴胺形成三明治型復(fù)合膠體粒子,使其成為硬殼層。將三明治型復(fù)合膠體粒子進(jìn)行高溫?zé)峤?,制備了殼層穩(wěn)定且分散均勻的籠狀中空氮摻雜碳球,通過改變多巴胺的用量,可以很容易的調(diào)節(jié)微球的殼層厚度。
?。?)通過軟核-硬殼PS微球的自組裝及其熱解制備了三維有序聚合物大孔膜,并對其形成機(jī)理進(jìn)行了簡單的研究。研究發(fā)現(xiàn),隨著碳化溫度的升高,利用自組裝結(jié)構(gòu)中球與球之間的相互支撐作用,可以有助于形成三維有序
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