碳質纖維和微球的制備及應用.pdf

1、碳質材料溫和的制備條件與多樣的形貌和組成，在很多領域有非常好的應用前景。特別是近年來超疏水纖維狀固體表面的發(fā)現與新興微流控技術的發(fā)展對碳質材料的制備及應用都有重要影響。本文首先利用銅催化乙炔聚合，在固體表面生長碳質纖維(CF)，制備仿生纖維狀固體表面;然后將其集成在微流控芯片中，顯示了良好的生物及化學應用價值;隨后深入考察碳質纖維在微通道內的原位生長及其催化應用;最后在微反應器中將生物質連續(xù)水熱碳化，制備了不同組成的碳質顆粒。論文的主要

2、內容與結果如下:
　　在270℃下利用銅催化乙炔聚合，在不同固體表面生長圖案化的碳質纖維。其中硅表面的銅催化劑分布均勻，生長了直徑均勻(≈300 nm)的碳質纖維。通過調節(jié)硅片表面碳質纖維的圖案，制備了接觸角約為145°、160°和170°的固體表面。網格圖案碳質纖維作為氣柵，將綠藻細胞禁錮在其構成的微井陣列中，顯示了良好的隔離性和穩(wěn)定性。含銅催化劑圖案的硅片二次鍍銅后生長了分級結構碳質纖維(HCF)。將HCF集成在雙通道微流控芯

3、片中實現了氣液相反常層流流動，在銅離子的多步絡合反應中顯示了良好的性能。用二氧化硅選擇性地修飾HCF表面小突起的頂端，制備了具有超疏水、高粘附和高儲氣等特性的仿人厭槐葉萍葉面的固體表面。通過在二氧化硅中引入氨基官能團，并與熒光染料、細胞等反應，在固體表面固定了熒光染料和綠藻細胞。
　　考察了碳質纖維在不同微通道中的原位生長，結果證明微反應器和銅催化劑對碳質纖維的形貌有較大影響。銅催化劑在聚二甲基硅氧烷-硅片(PDMS-Si)芯片中

4、分布均勻，有利于生長均勻的碳質纖維。微通道中較短的鍍銅時間(＜30 s)有利于制備無序交纏碳質纖維(ECF)，較長鍍銅時間(＞60 s)則容易形成定向有序碳質纖維(ACF)。隨著碳質纖維生長時間的增加，ACF逐漸轉變?yōu)镋CF。由于碳質纖維表面的碳碳雙鍵易被空氣氧化，反應器中的ECF經高溫濕空氣處理以提高鈀催化劑的分散度，然后連續(xù)催化Suzuki等反應，顯示了良好的性能。
　　最后，在微流控系統(tǒng)中將葡萄糖連續(xù)水熱轉化為碳質微球。結果