脫油瀝青基氣相生長(zhǎng)碳微球的改性研究.pdf_第1頁(yè)
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1、碳微球是由多層石墨層片環(huán)繞構(gòu)成的具有類(lèi)富勒烯籠狀結(jié)構(gòu)的納米材料,是碳家族中的重要成員之一。碳微球根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為實(shí)心碳微球(SCMSs)和中空碳微球(HCMSs)。特殊的結(jié)構(gòu)賦予了它們優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用空間:可以應(yīng)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(yùn)等諸多領(lǐng)域。脫油瀝青(DOA)是重油加工過(guò)程中的副產(chǎn)物,是一種富碳的復(fù)雜混合物,熱解可產(chǎn)生CH4、CO、H2、N2、H2S等氣體和低烴類(lèi)化合物。依賴(lài)這些熱

2、解氣體的綜合作用,可以進(jìn)行氣相生長(zhǎng)碳材料的合成研究。從DOA中獲得高附加值產(chǎn)品,可為擴(kuò)展傳統(tǒng)石油加工過(guò)程的產(chǎn)品鏈并實(shí)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(xué)氣相沉積法(CVD)制備了直徑可控的高純實(shí)心碳微球(SCMSs),然后采用空氣氧化法對(duì)SCMSs進(jìn)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(shí)間對(duì)產(chǎn)物形貌的影響;另外,利用強(qiáng)酸對(duì)SCMSs進(jìn)行了表面官能化處理,接著利用二氯化錫溶

3、液對(duì)官能化后的SCMSs進(jìn)行超聲敏化,隨后采用還原法將銀納米顆粒負(fù)載到改性后的碳微球表面。利用場(chǎng)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(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征和分析。
   結(jié)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(xué)氣相沉積法制備高純SCMSs,后采用空氣氧化法對(duì)其進(jìn)行處理,可以使其轉(zhuǎn)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(tuán)。實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)單,成本低廉,不需使用任何化學(xué)試劑。
   ②采用還原法制備了Ag/SCMSs復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)首先采用K2Cr2O7/H2SO4混合溶液對(duì)SCMSs進(jìn)行官能化,接著用二氯化錫溶液對(duì)SCMSs進(jìn)行敏

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