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文檔簡介
1、由于中空碳球具有特殊的結構和潛在的應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注。中空籠狀碳球因其形貌是空心與多孔納米結構的微妙結合,從而具有大的比表面積、良好的生物相容性、優(yōu)異的化學和熱穩(wěn)定性以及高的導電率等優(yōu)點,而廣泛應用于催化、電化學儲能、藥物運輸與釋放、吸附分離以及微反應器等方面。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、難調控、尺寸不均一以及分散困難等問題。本課題設計并提出了通過納米空間限域熱解樹莓狀和三明治型復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)的有效調控。
?。?)將無皂乳液聚合反應制備的軟核/硬殼聚苯乙烯(PS)微球作為前驅體,通過微球與SiO2粒子間的靜電作用組裝成樹莓狀復合微球。其中SiO2粒子在微球表面的大小以及包覆程度可通過改變溶膠凝膠過程中 TEOS和氨水的用量
3、進行調節(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進行,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,可以制備出殼層結構相對穩(wěn)定以及孔隙分布均勻的籠狀中空碳微球。
(2)為了進一步增加殼層的機械強度,我們制備了三明治型聚苯乙烯/SiO2/聚多巴胺復合膠體粒子。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,最后在復合微球表面聚合一層多巴胺形成三明治型復合膠體粒子,使其成為硬殼層。將三明治型復合膠體粒子進行高溫熱解,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,并對其形成機理進行了簡單的研究。研究發(fā)現(xiàn),隨著碳化溫度的升高,利用自組裝結構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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