高溫?zé)峤夥ㄖ苽浠\狀中空碳微球-聚苯乙烯大孔膜及其結(jié)構(gòu)和組分的調(diào)控.pdf

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?cè)絹?lái)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(lái)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(duì)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。
　　（1）將無(wú)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(duì)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(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)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