CN106276843A - 一种制备单分散空心炭微球的方法 - Google Patents

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宋怀河
陈亚鑫
陈晓红
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Abstract

本发明公开了一种一步法制备单分散空心炭微球的方法,即先配置不同浓度碳源水溶液，于水热釜中快速升温后保温一定时间后，洗涤产物即得单分散空心炭球。球直径在150-350nm，空心直径10-150nm。该方法不需要使用模板以及表面活性剂，具有制备方法简单，可控性好，球型度规整、均一等特点。

Description

一种制备单分散空心炭微球的方法
技术领域
本发明涉及纳米炭材料形貌和结构的调控方法，可以制备得到不同内径以及不同壳层厚度的单分散空心炭微球，属于纳米材料制备领域。
背景技术
空心炭微球由于具有结构独特，密度低，热力学稳定性高，电及热传导性能优越，以及内部空间较大等优点，在药物载体及缓释，光电材料，染料，医药，催化剂以及锂离子电池电极材料[Lou X W, et al. Chemistry of Materials, 2008, 20(20): 6562-6566]等领域显示广泛的应用前景。[刘伯洋等.化学进展, 2009, 21(7): 1450-1455]。
模板法是制备炭空心球的主要方法，分为硬模板法[Zhang K, et al.Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2006, 277(1): 145-150]与软模板法[Wen Z, et al. Electrochemistry communications, 2007, 9(8): 1867-1872]。硬模板法一般以单分散SiO2或聚苯乙烯微球等作为内核，通过水热法，原料高温裂解以及化学气相沉积等方法在其表面沉积生长形成炭层。模板法制备原理简单，可以通过选择不同的的模板制备出不同尺寸分布的炭空心球。Xia等以聚苯乙烯为原料，在单分散球形SiO2 表面高温热解后形成炭壳，随后利用HF洗去SiO2模板得到均匀的炭空心球[Xia Y D, ,et al. Advanced materials, 2004, 16(11): 886-891]。软模板法一般以表面活性剂形成的液滴，气泡，胶束等为模板，围绕其形成炭质壳层。Sun等以葡萄糖，阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠为初始反应物质，利用水热法，通过控制反应物浓度，制备得到不同尺寸分布的空心炭胶囊[Sun X, et al. Journal of colloid and interface science, 2005, 291(1): 7-12]。另外，Niwase 等将C60粉末置入密闭的不锈钢容器中，对其进行高压冲击后,C60粉末转变为炭空心球[Niwase K, et al.Chemical physics letters, 2002, 362(1): 47-50]。
以上方法主要有以下局限性：制造成本较高、反应条件苛刻、合成步骤比较复杂，需要分多步制备得到产物，通过引入强酸等或高温煅烧才能除去模板，而引入的这些试剂如HF如不进行后处理，会对环境造成较大污染。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种更简单的制备炭空心球的方法，在不添加模板以及表面活性剂的情况下，利用水热法制备炭空心球。其直径100 nm - 350 nm，空心直径10 nm -150 nm。具体按下列方法制得：
步骤一：将一定质量的碳源反应物分散于去离子水中，摩尔质量浓度为0.01 M~2 M。
步骤二：将上述溶液以30%~90%填充率加入水热釜中，将水热釜密闭后置于油浴中，以50~5000 r/min搅拌速度，在100~250℃的温度下恒温搅拌水热反应5 min~72 h。
步骤三：将产物超声分散，用水和乙醇洗涤产物，置于真空烘箱中烘干。
优选的，步骤一中所使用的反应物原料包括蔗糖，葡萄糖，果糖等。
优选的，步骤一中所配置的溶液摩尔比为0.01 M~1 M。
优选的，步骤二中溶液填充率为50%~90%。
优选的，步骤二中搅拌速度为50~2000 r/min。
优选的，步骤二中温度为160~200℃。
优选的，步骤二中保温时间为5 min~24 h。
本发明具有以下优点：工艺流程简单，无需加入模板剂以及表面活性剂，通过简单地控制反应条件，如反应物浓度，温度，搅拌速率等，就可以达到可控的制备单分散空心炭微球的目的。对反应设备要求低，反应条件温和，不需要使用额外试剂除去模板等步骤，所得产物纯度高。
附图说明
图1为葡萄糖溶液摩尔质量浓度为0.3 M，搅拌速率为300 r/min时制备的单分散空心炭微球（TEM）图。
图2为葡萄糖溶液摩尔质量浓度为0.3 M,搅拌速率为1000 r/min时制备的单分散空心炭微球（TEM）图。
具体实施方式
下面以实施例的方式说明本发明，但不构成对本发明的限制。
实施例1
将2.97 g葡萄糖溶解于50 ml水中得0.3 M 葡萄糖溶液。取40 ml所配置的葡萄糖溶液加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，旋紧后置入已升温到180℃的油浴内，以300 r/min的搅拌速率，180℃恒温搅拌4 h。自然冷却至室温，超声分散，用去离子水漂洗3遍后用无水乙醇漂洗3遍，置于80℃鼓风烘箱中烘干，即得本发明所述单分散空心炭微球。
如附图1透射电镜（TEM）所示，得到单分散空心炭微球，平均内径为50 nm，平均球壳厚度为75 nm。
实施例2
将2.97 g葡萄糖溶解于50 ml水中得0.3 M 葡萄糖溶液。取40ml所配置的葡萄糖溶液加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，旋紧后置入已升温到180℃的油浴内，以1000 r/min的搅拌速率，180℃恒温搅拌4 h。自然冷却至室温，超声分散，用去离子水漂洗3遍后用无水乙醇漂洗3遍，置于80℃鼓风烘箱中烘干，即得本发明所述单分散空心炭微球。
如附图2透射电镜（TEM）所示，得到单分散空心炭微球，平均内径为10 nm ，平均球壳厚度为120 nm。
实施例3
将2.48 g葡萄糖溶解于50 ml水中得0.25 M 葡萄糖溶液。取40 ml所配置的葡萄糖溶液加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，旋紧后置入已升温到180℃的油浴内，以300 r/min的搅拌速率，180℃恒温搅拌4 h。自然冷却至室温，超声分散，用去离子水漂洗3遍后用无水乙醇漂洗3遍，置于80℃鼓风烘箱中烘干，即得本发明所述单分散空心炭微球。
实施例4
将5.13 g蔗糖溶解于50 ml水中得0.3 M 蔗糖溶液。取40 ml所配置的蔗糖溶液加入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，旋紧后置入已升温到180℃的油浴内，以300 r/min的搅拌速率，180℃恒温搅拌4 h。自然冷却至室温，超声分散，用去离子水漂洗3遍后用无水乙醇漂洗3遍，置于80℃鼓风烘箱中烘干，即得本发明所述单分散空心炭微球。
以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种制备单分散空心炭微球的方法，其特征在于按下列方法制得：
步骤一：将一定质量反应物溶解于去离子水中，摩尔质量浓度为0.01 M~2 M；
步骤二：将上述溶液以30%~90%填充率加入水热釜中，密闭后置于油浴中，以50~5000 r/min搅拌速度，在100~250℃的温度下恒温搅拌水热反应5 min~72 h；
步骤三：将产物超声分散，洗涤干燥。
2.如权利要求1所述单分散纳米炭空心球的制备方法，其特征在于：所述反应物为葡萄糖、蔗糖、果糖等中的一种。
3.如权利要求1所述单分散纳米炭空心球的制备方法，其特征在于：反应物摩尔质量浓度为0.01 M~5 M。
4.如权利要求1或3所述的可调控单分散纳米炭空心球的制备方法，其特征在于：反应物的优选摩尔质量浓度为0.01 M~1 M。
5.如权利要求1所述可调控单分散纳米炭空心球的制备方法，其特征在于：搅拌速率为50~5000 r/min，优选的搅拌速率为50~2000 r/min。
6.如权利要求1所述可调控单分散纳米炭空心球的制备方法，其特征在于：温度为100~250℃。
7.如权利要求1或7所述的可调控单分散纳米炭空心球的制备方法，其特征在于：优选的温度为160~200℃。
8.如权利要求1所述的可调控单分散纳米炭空心球的制备方法，其特征在于：水热反应时间为5 min~72 h。
9.得到的空心炭球的直径为150-350 nm，空心直径为 10-150 nm。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106938841A (zh) * 2017-05-22 2017-07-11 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) 单分散羧基化胶体碳纳米颗粒及其制备方法
CN107010625A (zh) * 2017-05-25 2017-08-04 中国矿业大学 废糖液制备多孔炭球的方法及用该炭球制备电极片方法
CN107042089A (zh) * 2017-03-28 2017-08-15 大连理工大学 一种功能碳材料的合成方法及其在重金属污水处理中的应用
CN109626356A (zh) * 2019-02-15 2019-04-16 东北林业大学 一种低细胞毒性中空多孔纳米炭及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101177253A (zh) * 2006-11-07 2008-05-14 中国科学院理化技术研究所 一种尺寸规整的中空微米碳球的制备方法
CN103280601A (zh) * 2013-05-27 2013-09-04 浙江大学 一种锂硫电池的制造方法
CN104310368A (zh) * 2014-08-11 2015-01-28 常州大学 一种中空碳球的制备方法
CN104475070A (zh) * 2014-11-03 2015-04-01 东北林业大学 一种具高可见光催化性能的介孔中空球形TiO2的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101177253A (zh) * 2006-11-07 2008-05-14 中国科学院理化技术研究所 一种尺寸规整的中空微米碳球的制备方法
CN103280601A (zh) * 2013-05-27 2013-09-04 浙江大学 一种锂硫电池的制造方法
CN104310368A (zh) * 2014-08-11 2015-01-28 常州大学 一种中空碳球的制备方法
CN104475070A (zh) * 2014-11-03 2015-04-01 东北林业大学 一种具高可见光催化性能的介孔中空球形TiO2的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
靳秀芝等: "尺寸可控空心碳球的水热合成", 《稀有金属材料与工程》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107042089A (zh) * 2017-03-28 2017-08-15 大连理工大学 一种功能碳材料的合成方法及其在重金属污水处理中的应用
CN106938841A (zh) * 2017-05-22 2017-07-11 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) 单分散羧基化胶体碳纳米颗粒及其制备方法
CN106938841B (zh) * 2017-05-22 2020-08-04 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院) 单分散羧基化胶体碳纳米颗粒及其制备方法
CN107010625A (zh) * 2017-05-25 2017-08-04 中国矿业大学 废糖液制备多孔炭球的方法及用该炭球制备电极片方法
CN107010625B (zh) * 2017-05-25 2019-11-12 中国矿业大学 废糖液制备多孔炭球的方法及用该炭球制备电极片方法
CN109626356A (zh) * 2019-02-15 2019-04-16 东北林业大学 一种低细胞毒性中空多孔纳米炭及其制备方法

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