脫油瀝青基氣相生長碳微球的改性研究.pdf

1、碳微球是由多層石墨層片環(huán)繞構成的具有類富勒烯籠狀結構的納米材料，是碳家族中的重要成員之一。碳微球根據(jù)結構特點可以分為實心碳微球(SCMSs)和中空碳微球(HCMSs)。特殊的結構賦予了它們優(yōu)異的性能和廣闊的應用空間：可以應用于鋰離子電池電極材料、催化劑載體、貯能材料、分子容器、藥物輸運等諸多領域。脫油瀝青(DOA)是重油加工過程中的副產(chǎn)物，是一種富碳的復雜混合物，熱解可產(chǎn)生CH4、CO、H2、N2、H2S等氣體和低烴類化合物。依賴這些熱

2、解氣體的綜合作用，可以進行氣相生長碳材料的合成研究。從DOA中獲得高附加值產(chǎn)品，可為擴展傳統(tǒng)石油加工過程的產(chǎn)品鏈并實現(xiàn)資源的綜合利用提供新的途徑。
　　 本文以DOA為原料，采用化學氣相沉積法(CVD)制備了直徑可控的高純實心碳微球(SCMSs)，然后采用空氣氧化法對SCMSs進行改性，并由此得到了表面官能化的HCMSs，考察了不同氧化溫度和時間對產(chǎn)物形貌的影響；另外，利用強酸對SCMSs進行了表面官能化處理，接著利用二氯化錫溶

3、液對官能化后的SCMSs進行超聲敏化，隨后采用還原法將銀納米顆粒負載到改性后的碳微球表面。利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、X-射線衍射(XRD)、拉曼光譜(Raman spectra)和紅外光譜(FT-IR)等對產(chǎn)物的結構和形貌進行了表征和分析。
　　 結果表明：
　　 ①本研究發(fā)現(xiàn)了一種宏量制備亞微米尺度(350-500nm)的中空碳微球的新方法：以

4、DOA為原料，不使用任何催化劑，先采用化學氣相沉積法制備高純SCMSs，后采用空氣氧化法對其進行處理，可以使其轉變?yōu)镠CMSs，并在中空碳微球表面引入了羧基、羰基、羥基等官能團。實驗表明：利用此工藝可制備表面官能化的中空碳微球，路徑非常簡單，成本低廉，不需使用任何化學試劑。
　　 ②采用還原法制備了Ag/SCMSs復合材料。實驗首先采用K2Cr2O7/H2SO4混合溶液對SCMSs進行官能化，接著用二氯化錫溶液對SCMSs進行敏