水熱合成功能炭材料.pdf

1、炭微球(CMS)作為一種新型功能炭材料,具有極好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性,其規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)有利于液相反應(yīng)物與產(chǎn)物的傳質(zhì),因此在許多新技術(shù)領(lǐng)域,例如儲(chǔ)能、催化載體、燃料電池、藥物輸送、鋰離子二次電池電極材料等許多新技術(shù)領(lǐng)域有較大的潛在應(yīng)用價(jià)值。化學(xué)氣相沉積法、模板法等已經(jīng)可以制備出尺寸大小從納米級(jí)到微米級(jí)結(jié)構(gòu)不同的炭微球,但要準(zhǔn)確地控制炭微球的大小,制備出單分散、純度高以及大小均勻的炭微球仍有較大難度。此外,上述方法需要高溫或先

2、合成適宜的模板,造成過(guò)程復(fù)雜、能耗高以及炭微球表面化學(xué)官能團(tuán)較少等缺點(diǎn)。
　　 本文采用溫和的反應(yīng)條件,在較低的炭化溫度下,以兩種生物質(zhì)(羥丙基淀粉和環(huán)糊精)為原料水熱合成炭微球。之所以選用淀粉類生物質(zhì)為原料,是由其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)決定的。淀粉是一種天然高分子,來(lái)源豐富、價(jià)格低廉,在水中易溶脹,加熱時(shí)易糊化。另外,淀粉基炭材料表面含有較多親水基團(tuán),易于表面改性,彌補(bǔ)了以往合成炭材料因表面憎水而難以改性的缺點(diǎn)。本文將從原料

3、選取、合成條件等方面篩選確定最佳的淀粉基炭微球的合成條件,并進(jìn)一步解釋各因素對(duì)炭微球收率、形態(tài)、粒徑分布等的影響。采用氮?dú)馕?、掃描電鏡、紅外光譜、拉曼光譜、X-射線衍射以及熱重分析等技術(shù)手段對(duì)炭樣品的表面結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:羥丙基淀粉(環(huán)糊精)與蒸餾水質(zhì)量比為1:2混合溶解,在不低于170℃下反應(yīng)得到產(chǎn)物,經(jīng)洗滌、乙醇抽提,85℃下干燥12h獲得炭微球。精氨酸可以有效提高樣品的炭收率,環(huán)氧丙烷則可抑