The invention belongs to the field of new materials, in particular to a hollow cage-like carbon microsphere with adjustable structure and two-shell heterogeneous components. Using cross-linked soft core/hard shell polystyrene microspheres as templates, hollow cage carbon microspheres with different components were prepared by hydrolysis of tetraethyl orthosilicate on the surface of microspheres, polymerization of dopamine on the surface of microspheres, carbonization treatment and hydrofluoric acid etching. The hollow cage-like carbon microspheres prepared by this method have the advantages of uniform size, good dispersion, different composition of inner and outer carbon shells, straight large-sized mesoporous or macroporous surface of inner and outer carbon shells. At the same time, the size of the hollow cage-like carbon microspheres, the thickness of each carbon shell and the diameter of straight large-sized mesoporous or macroporous can be adjusted. It is the preparation method of hollow carbon microspheres. Innovation.
【技术实现步骤摘要】
一种结构可调控的双壳层异组分中空笼状碳微球
本专利技术属于新材料领域,特别涉及一种结构可调控的双壳层异组分中空笼状碳微球。
技术介绍
为了满足人们日益增长的能源需求,开发高的能源转换和存储效率的能源体系变得越来越迫切,而这些体系的开发在很大程度上依赖于具有独特结构和功能的纳米材料的设计与合成。在各种能量存储设备中,超级电容器因具有超快的充放电速率,长的循环使用寿命以及优异的循环稳定性而受到了人们的青睐。超级电容器的性能主要由电极材料决定。目前,包括活性碳、碳纤维、石墨烯和碳纳米管等都被用做了超级电容器的电极材料。然而,由于这些材料表面仅有小的微孔,其会导致充放电过程中传质阻力过大,造成高充放电倍率下超级电容比容量的急剧下降,影响了超级电容器的性能。另外,杂原子掺杂的碳材料可提高超级电容器的比容量,增加碳材料表面的极性并有利于电子和质子的传输和转移。中空碳微球由于具有大的中空空腔、多孔的壳层结构以及可控的表面性质而在催化、吸附、生物医药以及能源存储等领域展现出了诱人的应用前景。国内申请号为200610114339.X的专利技术专利提供了一种尺寸规整的中空微米碳球的制备方法,国内申请号为200810113771.6的专利技术专利提供了一种中空碳球的制备方法,国内申请号为200910237792.3的专利技术专利提供了一种两亲性多孔中空碳微球及其制备方法与应用,国内申请号为201110056936.2的专利技术专利提供了一种超能活性电碳中空微球的制备方法,国内申请号为201210475554.8的专利技术专利提供了一种氮掺杂中空碳球的制备及在直接甲醇燃料电池阴极 ...
【技术保护点】
1.一种结构可调控的双壳层异组分中空笼状碳微球,其特征在于,该微球球壁由内外两层碳壳组成,内层碳壳的成分为普通碳材料,外层碳壳的成分为氮掺杂的碳材料,两层碳壳上有直通的大尺寸介孔或大孔,中空笼状微球的空腔大小、内外壳层厚度以及两层碳壳上的直通大尺寸介孔或大孔的直径可以调节。
【技术特征摘要】
1.一种结构可调控的双壳层异组分中空笼状碳微球,其特征在于,该微球球壁由内外两层碳壳组成,内层碳壳的成分为普通碳材料,外层碳壳的成分为氮掺杂的碳材料,两层碳壳上有直通的大尺寸介孔或大孔,中空笼状微球的空腔大小、内外壳层厚度以及两层碳壳上的直通大尺寸介孔或大孔的直径可以调节。2.根据权利要求1所述的双壳层异组分中空笼状碳微球,其特征在于,该微球中空空腔的尺寸可在210-550nm之间进行调节。3.根据权利要求1所述的双壳层异组分中空笼状碳微球,其特征在于该微球内层碳壳的厚度可在10-30nm之间进行调节,外层碳壳的厚度可在35-110nm之间进行调节,内外层碳壳上大尺寸直通介孔或大孔的直径可在35-90nm之间进行调节。4.根据权利要求1-3之一所述的双壳层异组分中空笼状碳微球,其制备过程包括下述步骤:①软核/硬壳聚苯乙烯微球的制备:量取一定量的苯乙烯,将其滴加在120mL去离子水中,通入高纯氮气搅拌30min,加热至70℃,然后加入一定量含过硫酸钾的去离子水溶液作为引发剂,在70℃下搅拌4h,接着在上述体系中加入一定量的交联剂二乙烯基苯并反应24h,即可获得直径为250-600n...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈志民,王瑞娟,杨瑞华,冯磊,孟迪,陈永,方明明,陈加福,付建伟,
申请(专利权)人:郑州大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。