多級孔、離散中空碳球的制備、石墨化與電化學性能研究.pdf

1、在諸多多孔碳材料中，中空碳球由于其大的比表面積（SSA）、大的空腔結構、低密度、導電性、良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等在催化、吸附、超級電容器、可控藥物釋放、儲氫、鋰離子電池等領域具有潛在的應用前景，成為人們研究的熱點，而它在各個領域的成功應用很大程度上取決于它的離散性以及對尺寸的控制上。中空碳球在不同領域的應用需要不同的孔隙率和物相結構，作為超級電容器的電極材料需要好的離子傳輸性能和電子傳輸性能，即要求材料的多級孔結構和好的導電性能。所

2、以本文旨在制備多級孔、離散均一中空碳球及其結構調控和石墨化，并研究了其作為超級電容器電極材料的電化學性能。主要分以下兩個方面：
　?。?）本文通過以單分散的凹陷中空聚苯乙烯-二乙烯基苯（PS-DVB）為前驅體，分別以四氯化碳和二氯乙烷作為交聯(lián)劑進行兩次超交聯(lián)反應，最后高溫碳化的“二次交聯(lián)熱解”的方法，成功制備了多級孔、離散均一的中空碳球。通過改變DVB的用量實現了對中空碳球孔隙率及殼層厚度的調控。結果表明交聯(lián)反應使凹陷的中空膠囊恢

3、復為空心球結構，同時在交聯(lián)結構中形成含有微孔、介孔、大孔的多級孔結構。二次超交聯(lián)反應生成的高度交聯(lián)的硬質殼，有效避免了微球的高溫裂解粘結行為，是制備離散均一中空碳球的關鍵。電化學測試結果表明，DVB含量為30 wt％的碳化樣品相比其他樣品具有較好的電化學性能，在5 mV·s-1的掃描速率下比電容達到了192 F·g-1，這都歸因于樣品高的比表面積、微孔表面積、微孔體積、多級孔結構和大的內部容積。
　?。?）作為電極材料，不僅要有合

4、適的多級孔結構，還要有好的導電性。為了提高中空碳球的導電性，本文使用了一種由兩種路徑制備石墨化多級孔中空碳球的方法。第一條路徑以ClCH2CH2Cl為交聯(lián)劑，進行超交聯(lián)反應形成一次交聯(lián)樣品；第二條路徑以 CCl4為交聯(lián)劑進行一次交聯(lián)反應，然后以 ClCH2CH2Cl為交聯(lián)劑得到二次交聯(lián)樣品，最后碳化兩組樣品都得到了石墨化多級孔中空碳球。兩種路徑采用的都是聚合物微球超交聯(lián)負載Lewis酸催化劑、催化石墨化的方法，實現了催化劑的均勻負載，并