[發(fā)明專利]一種介孔碳空心微球及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107954508B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊英;曾德紅;李偉;張娜;邵帥;周標(biāo)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: C02F1/70
• 分類號: C02F1/70;B01J23/52;B01J23/46;B01J35/08;B01J13/02;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 沈金輝

本發(fā)明提供了一種介孔碳空心微球及其制備方法和應(yīng)用。該制備方法包括：將殼聚糖和配體分散于溶劑中，形成混合液；在20℃?100℃下，攪拌2h?48h，固液分離后，得到CTS?i；將CTS?i與含硅模板分散于堿性醇溶劑中，攪拌2h?36h，固液分離后，得到Si?T@CTS?i；在惰性氣氛中，將Si?T@CTS?i以2℃/min?20℃/min的速率升溫至800℃?1000℃并恒溫保持1h?12h；在20℃?80℃下，堿溶液處理6h?36h，得到介孔碳空心微球。本發(fā)明還提供了上述制備方法得到的介孔碳空心微球，該介孔碳空心微球可以用于降解污水中的有機物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空心微球的制備方法，尤其涉及一種以殼聚糖為碳源的介孔碳空心微球的制備方法，屬于碳納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳空心微球具有化學(xué)穩(wěn)定性高、(水)熱穩(wěn)定性好、密度低與表面積/體積比大等優(yōu)點，被廣泛用于吸附、分離、催化劑載體、超級電容器等諸多領(lǐng)域。其中，將金屬活性組分引入碳空心微球衍生的yolk-shell結(jié)構(gòu)，是一類呈現(xiàn)為內(nèi)核@空隙@外殼構(gòu)型的納米材料。由于其獨特的結(jié)構(gòu)、內(nèi)核與外殼的功能化，以及其可調(diào)控的物理化學(xué)性能，從而賦予了這類材料在微反應(yīng)器、藥物/基因傳輸、生物傳感器、鋰電池等方面廣泛的應(yīng)用前景。

目前，碳空心微球主要通過硬模板法合成，即采用納米澆筑的方法，通過預(yù)先合成SiO₂、CaCO₃、聚苯乙烯(PS)小球等硬模板，然后包覆碳源，再經(jīng)碳化轉(zhuǎn)化、模板移除可獲得各種碳空心結(jié)構(gòu)。顯然，硬模板法在碳空心結(jié)構(gòu)的形貌控制方面具有獨特的優(yōu)勢。然而，目前使用的碳源主要是酚醛樹脂、聚苯胺、聚丙烯腈、苯乙烯、乙腈、苯、乙烯等有毒有害物質(zhì)，不符合綠色化學(xué)與環(huán)境保護(hù)的要求(An-Hui Lu,Tao Sun,Wen-Cui Li,Qiang Sun,Fei Han,Dong-Hai Liu,and Yue Guo,Synthesis of Discrete and Dispersible Hollow CarbonNanospheres with High Uniformity by Using Confined Nanospace Pyrolysis,Angew.Chem.2011,123,11969-11972)(Su,F.；Zhao,X.S.；Wang,Y.；Wang,L.；Lee,J.Y.Hollow carbon spheres with a controllable shellstructure.J.Mater.Chem.2006,16,4413-4419.)。

近年來，以葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉等生物質(zhì)為碳源制備碳空心微球的研究引起了專家學(xué)者的廣泛關(guān)注(Chuanlong Han,Shiping Wang,Jing Wang,Mingming Li,JiangDeng,Haoran Li,and Yong Wang,Controlled synthesis of sustainable N-dopedhollow core-mesoporous shell carbonaceous nanospheres from biomass,NanoResearch 2014,7:1809-1819)。但以糧食為原料具有“與農(nóng)爭地”和“與人爭食”的弊端，無法實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。而且上述碳源多為單體，需加入引發(fā)劑或其它化學(xué)試劑使其原位聚合。