中空胶囊结构及其制备方法

专利名称：中空胶囊结构及其制备方法
技术领域：
本发明涉及中空胶嚢结构及其制备方法。更具体地说，本发明涉及具有良 好电子传导性和大比表面积并且容易地进行传质的中空胶嚢结构，及其制备方法。
背景技术：
一般而言，多孔材料可以应用于催化剂载体、分离系统、低介电常数材料、 储氢材料、光子晶体等。多孔材料可以包括无机材料、金属、聚合物或碳。碳 材料具有优异的化学和机械特性和热稳定性，并因此可以有用地应用于各种领 域。具体来说，各种种类和形状的多孔碳材料可以广泛地用于燃料电池，因为 它具有优异的表面、离子传导性和抗腐蚀特性，并且成本低。例如，多孔^5友材
料可以包括用作催化剂载体的活性碳和炭黑。目前，炭黑或Vulcan XC-72用作 燃料电池的电极催化剂的载体并且一种商业上可获得的E-TCK催化剂是由 Vulcan XC-72担载的Pt-Ru合金催化剂。
最近，其它类型的石灰材料，例如，中间相-结构(meso-stmctured)的石友、 石墨碳纳米纤维和中间相碳微珠已经广泛地用作催化剂支撑体以提高金属催化 剂的活性。然而，仍难以合成具有大比表面积和互连结构的多孔碳材料。
最近，通过使用沸石、中孔材料和胶体晶体已经在合成具有规则排列结构 的多孔碳材料的最通用方法之一中使用模板。根据这一合成方法，将碳前体注 入多孔二氧化硅模子，在非氧化条件下将该碳前体碳化并将该二氧化硅模子溶 解在HF或NaOH溶液中从而制备多孔碳材料。虽然这一方法可以成功制备具有 单一孔径的碳材料，但是在增加其比表面积方面有限制。因此，仍要求进一步 的研究以获得既具有较大比表面积又具有互连结构的多孔碳材料。

发明内容
在一个方面中，中空胶嚢结构具有良好的导电性和大的比表面积，该中空 胶嚢结构形成为进行传质的结构。
在一个方面中，中空胶嚢结构包括其中具有球形纳米孔的壳。在一些实施
方案中，纳米孔直径为大约5nm 大约100nm。
在一些实施方案中，中空大孔具有大约100nm 大约5(im的大孔直径。在 一些实施方案中，纳米孔直径和中空大孔直径的比例为大约l:l ~大约1:200。在 一些实施方案中，该壳还包含空隙，所述空隙具有纳米孔的空隙直径的大约 90% ~大约95%的空隙直径。在一些实施方案中，中空胶嚢结构具有大约 500m2/g~大约2000mVg的表面积。在一些实施方案中，中空胶囊结构还包含选 自碳、聚合物和无机金属氧化物的材料。在一些实施方案中，该中空胶嚢结构 可应用于催化剂支撑体、碳纳米管生长的支撑体、活性材料、导电性试剂、隔 板、脱臭器、提纯器、吸附剂、用于显示器发射极层的材料和过滤器。
在另 一个方面中，燃料电池催化剂包括中空胶嚢结构和布置在该中空胶嚢 结构上的活性材料，所述中空胶嚢结构包括在其中具有纳米孔的壳。
在一些实施方案中，纳米孔包括球形纳米孔。在一些实施方案中，纳米孔 具有大约5nm 大约100nm的纳米孔直径。在一些实施方案中，中空胶嚢结构具 有中空大孔，所述大孔具有大约OOnm 大约5pm的大孔直径。在一些实施方案 中，纳米孔直径和中空大孔直径具有大约l:l ~大约1:200的比例。在一些实施方 案中，壳还包含空隙，该空隙具有是纳米孔的空隙直径的大约90%~大约95% 的空隙直径。在一些实施方案中，中空胶嚢结构具有大约500mVg ~大约 2000m"g的表面积。在一些实施方案中，中空胶嚢结构还包含选自碳、聚合物 和无机金属氧化物的材料。
在另一个方面中，燃料电池的膜电极组件包括阳极、阴极、布置在该阳极 和阴极之间的聚合物电解质膜和中空胶嚢结构，所述中空胶嚢结构包括在其中 具有纳米孔的壳，所述纳米孔形成为起催化剂载体的作用的结构，该中空胶嚢
6结构布置在所述阳极或阴极内。在一些实'施方案中—,—所述纳米孔是球形纳米孑L。
在另一个方面中，中空胶囊结构的制备方法包括提供一个或多个大孔颗
粒，将阳离子聚合物吸收在该一个或多个大孔颗粒中，在所述大孔颗粒上附着 纳米孔颗粒的层以形成中空胶囊结构模板，烧制该中空胶嚢结构模板以除去所 述阳离子聚合物，和将前体注入所述中空胶嚢结构模板的空隙中。
在一些实施方案中，所述大孔颗粒或纳米孔颗粒包含聚合物，所述聚合物 包括聚苯乙烯、聚(曱基)丙烯酸烷基酯、其共聚物或大乳液聚合物珠粒。在一 些实施方案中，所述大孔颗粒或纳米孔颗粒包括无才几氧化物颗粒或金属颗粒。
在一些实施方案中，所述无机氧化物颗粒包含选自Si、 Al、 Zr、 Ti和Sn所组成 的组中的元素。在一些实施方案中，所述金属颗粒包含选自铜、银和金所组成 的组中的元素。在一些实施方案中，大孔颗粒具有大约100nm 大约5iim的大孔 直径。在一些实施方案中，纳米孔颗粒具有大约5nm 大约100nm的纳米孔直径。 在一些实施方案中，中空胶嚢结构的制备方法还包括使用选自以下组中的化合 物制备阳离子聚合物二烯丙基二烷基卣化铵、丙烯酰氧基烷基卣化铵、曱基 丙烯酰氧基烷基卣化铵、乙烯基芳基烷基卣化铵和3-丙烯酰胺-3-烷基囟化铵。
在一些实施方案中，将该纳米孔颗粒的层附着到大孔颗粒上包括自装配方 法。在一些实施方案中，烧制中空胶嚢结构模板包括在大约450 大约70(TC的 温度下烧制。在一些实施方案中，所述前体选自碳前体、聚合物前体和无机金 属前体。在一些实施方案中，将前体注入空隙包括将前体以液体或蒸气的形式 注入。在一些实施方案中，中空胶嚢结构的制备方法还包括通过用酸或碱腐蚀 或用物理烧制除去大孔颗粒或纳米孔颗粒。在一些实施方案中，中空胶嚢结构
在另 一个方面中，中空胶嚢结构具有优异的电子传导性和大的比表面积。 在一些实施方案中，该中空胶囊结构形成为进行传质的结构，这归因于在壳中 的纳米孔和大尺寸空腔当中的毛细管现象。在一些实施方案中，该中空胶嚢结 构可以广泛地用于各种领域例如催化剂载体、活性材料、活性材料、导电性试 剂、隔板、脱臭器、提纯器、吸附剂、用于显示器发射极层的材料、过滤器等。附图
i兌明
根据所述实施方案中一些的设备可以具有若干方面，其中单个方面不单独 担负该设备所需的属性。在考虑本论述之后，尤其是在阅读标题为"具体实施方 式"的部分之后，人们将理解本发明的特征如何提供包括能够制造和使用中空胶 囊结构及其制备方法的优点。
图l是根据本发明一个实施方案的制备中空胶嚢结构的方法的流程图。
图2A显示根据实施例1的纳米胶嚢结构模板的照片，该结构模板包括大尺 寸二氧化硅和在其上形成的纳米尺寸二氧化硅层。
图2B显示根据实施例2的中空纳米胶嚢结构模板的照片，该结构模板包括 大尺寸二氧化硅和在其上形成的两个纳米尺寸二氧化硅层。
图2C显示根据实施例3的中空纳米胶嚢结构模板的照片，该结构模板包括 大尺寸二氧化硅和在其上形成的三个纳米尺寸二氧化硅层。
图3A显示采用透射电子显微镜拍摄的根据实施例3的中空胶嚢结构的照片。
图3 B显示采用透射电子显微镜拍摄的根据实施例3的中空胶嚢结构的照片。
图3C显示采用透射电子显微镜拍摄的根据实施例3的中空胶嚢结构的照片。
图3D显示采用透射电子显微镜拍摄的根据实施例3的中空胶嚢结构的照片。
图3E显示采用透射电子显微镜拍摄的根据实施例3的中空胶嚢结构的照片。
图3F显示采用透射电子显微镜拍摄的根据实施例3的中空胶嚢结构的照片。
图4是显示对比实施例2和3的催化剂活性的曲线图。
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具体实施例方式
不言而喻，以下详细描述涉及本发明的某些具体的实施方案。然而，本发 明可以按许多不同的方式实施。本发明涉及中空胶嚢结构，其包括其中具有球
形纳米孔的壳。在一些实施方案中，纳米孔直径为大约5nm 大约100nm。在一 些实施方案中，中空大孔具有大约100nm 大约5(am的大孔直径。在一些实施方 案中，纳米孔直径和中空大孔直径的比例为大约l:l ~大约1:200。下文中，将更 详细地描述这些和其它实施方案。
在本说明书和权利要求书中，"多孔材料，，定义为具有孔隙的材料。在此，"微 孑L"具有小于约2nm的微孔直径，"大孔"具有约50nm或更大的大孔直径，"纳米 孑L"具有大约2nm 大约50nm的纳米孔直径。
最近，已有对多孔碳材料的各种合成方法的研究。例如，合成具有规则和 均匀尺寸的大孔碳材料的新方法包括将诸如碳水化合物或聚合物单体之类的前 体注入用二氧化硅颗粒层压的球形胶体晶体模子以便聚合和碳化，然后将该模 子熔融以除去。参见，例如，A.A.Zajhidov, R.H.Baughman， Z.Iqubal, C.Cui, l.Khayrullin, S.O.Dantas， J.Matri and V.G.Ralchenko, Science 1998, 282， 897; J.-S.Yu, S.B.Yoon and G.S.Chai, Carbon 2001, 39 9, 1442-1446; J,S.Yu， S丄Lee and S.B.Yoon, Mol.Cryst丄iq.Cryst., 2001, 371， 107-110,所述文献中的每一篇通 过引用整体合并于此。然而，根据上述方法制备的多孔碳材料在壳或壁中不具 有均匀中孔隙。此外，当制备为包括在壳中均匀的通道形孔隙的其自身内部具 有空腔的双重多孔材料时，所述壳中孔隙可具有小于10nm的尺寸。所述壳中孔 隙还可能限制设备既用于传质又用作支撑体的功能。
因此，本发明提供一种中空胶嚢结构。该中空胶嚢结构可以使用模板颗粒 制造，模板颗粒包括大尺寸颗粒和在其上作为双层形成的纳米尺寸颗粒。该方 法具有容易控制中空胶嚢结构的表面积的优点。此外，当使用该方法制造中空 胶嚢结构时，该中空胶嚢结构可以同时具有优异的传导性和大的比表面积。由 于同时具有优异的传导性和大的比表面积，该中空胶嚢结构可以与燃料电池催化剂支撑体、锂二次电池的活性材料或导电剂、'隔板、脱'臭器、净化器、吸附 剂、用于显示器发光层的材料、过滤器等一起使用。
根据一个方面，中空胶嚢结构包括壳，所述壳包括球形纳米孔。在一些实 施方案中，中空胶嚢结构包括其中心具有大尺寸孔隙直径的空腔。在一些实施
方案中，大尺寸孔隙直径为大约100nm 大约5pm。根据另一个实施方案，孑L隙 直径可以在大约300nm ~大约2pm的范围内。当中空胶嚢结构具有在上述尺寸范 围内的孔隙直径时，纳米孔颗粒容易附着在大孔颗粒的表面上。
在一些实施方案中，壳中的纳米孔为球形。当中空胶嚢结构用作支撑体时， 球形纳米孔可以比线性纳米孔更容易被担载，并且可以在被担载之后有效地进 行传质。
在一些实施方案中，纳米孔具有大约5 大约100nm的孔隙直径。在另一个 实施方案中，它们可以具有大约10 大约100nm的孔隙直径，但是才艮据又一个 实施方案，它们可以具有大约15 ~大约100nm或大约20 大约100nm的孔隙直 径。当孔隙具有在上述范围内的直径时，孔隙可不被堵塞并且由于毛细管现象 可以容易地传质。此外，在一些实施方案中，壳中的纳米孔直径和中空大孔直 径可以具有大约l:l ~大约1:200的孔径比。在另一个实施方案中，它们可以具有 大约1:3 大约1:100的孔径比。当它们具有上述孔径比之一时，容易地形成许多 5求形纳米孑L。
在一些实施方案中，包含纳米孔的壳可以是单层或多层。当壳形成为多个 层时，它可以具有2 5个层，但是在另一个实施方案中，它可以具有2 4个层。 当具有多于5层时，胶嚢可能具有不适宜的网络。在一些实施方案中，当中空胶 嚢结构包括空腔和纳米孔时，它可以具有大的比表面积和因此优异的吸附和分 离效果。具体来说，中空胶嚢结构可以具有大约500m"g 大约2000mVg的比表 面积。在另一个实施方案中，它可以具有大约700mVg 大约1800m"g的比表面 积。
在一些实施方案中，空腔与壳中的纳米孔相互连接，形成三维网络并因此 提供优异的电子传导性。在一些实施方案中，纳米孔包括孔隙直径为若干纳米的空隙。具体来说，所述空隙可以具有纳米孔的孔隙尺^"的大约90%~大约95%
的孔隙尺寸。所述空隙可以具有小于约10nm的孔隙直径，但是在另一个实施方 案中，它可以具有大约2nm 大约8nm的孔隙直径。
中空胶嚢结构可以选自碳、聚合物材料和无机氧化物组成的组中。在一些 实施方案中，聚合物材料是通过将选自以下组中的单体进行聚合获得的二乙 烯基苯、丙烯腈、氯乙烯、乙酸乙烯酯、苯乙烯、(曱基)丙烯酸酯、(曱基)丙烯 酸烷基酯、(甲基)丙烯酸乙二醇二烷基酯、脲、蜜胺、CR1R2 = CR3R4 (其中 Rl ~ R4相同或独立地选自氬、烷基和芳基所组成的组中，所述烷基是C1 C6 烷基，所述芳基是C6 ~ C12芳基)、苯酚-曱醛、苯酚、糠醇、间苯二酚-曱醛(RF )、 醛、蔗糖、葡萄糖、木糖及其组合。在一些实施方案中，聚合物材料是选自以 下组中的传导性聚合物聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚并苯，聚噻吩，聚烷基 噻吩、聚(对苯撑)，聚苯撑、聚苯硫醚、聚亚苯基亚乙烯基、聚呋喃、聚乙炔、 聚竭喻(polyselenophene )、聚异硫茚(polyisothianaphthene )、聚p塞吩亚乙烯 基、聚邻萘(polyperinaphthalene)、聚蒽、聚萘、聚甘菊环及其共聚物。无机 金属氧化物可以是选自Al、 Zr、 Ti、 Sn及其组合所组成的组中的氧化物。
根据本发明的一些实施方案，中空胶嚢结构可以应用于催化剂支撑体、形 成碳纳米管的支撑体、活性材料、导电剂、隔板、脱臭器、净化器、吸附剂、 用于显示器发光层的材料和过滤器。
图l是根据本发明一个实施方案的制备中空胶嚢结构的方法的流程图。
参照图l,中空胶嚢结构按如下方法制备将阳离子聚合物吸收在大孔颗 粒中(Sl );通过使纳米孔颗粒附着到所述大孔颗粒上形成中空胶嚢结构模板 (S2); 通过烧制该中空胶嚢结构模板除去所述阳离子聚合物(S3);除去 之后将中空胶嚢结构前体注入中空胶嚢结构模板的空隙(S4);除去注入中空 胶嚢结构前体的模板内部的纳米孔颗粒和大孔颗粒(S5);和提供在壳中包括 球形纳米孔的中空胶嚢结构(S6)。下文中，将更具体地阐明每一步骤。
首先，将阳离子聚合物吸收在大孔颗粒中(Sl)。在一些实施方案中，大
孔颗粒不受限制地包括任何材料，只要它可以经由酸或碱腐蚀或通过用火进行
ii物理热处理而被除去。具体来说，可以用热处理除去的材料可以包括聚合物或 大乳液聚合物珠粒，包括聚(曱基)丙烯酸烷基酯例如聚苯乙烯和聚(曱基)丙烯酸 曱酯，和它们的共聚物。此外，可以用酸或碱除去的材料可以包括无机氧化物，
包括选自Si、 Al、 Zr、 Ti、 Sn及其组合所组成的组中的元素；和^求形金属例如 铜、银、金及其组合。
大孔颗粒在最终中空胶嚢结构中形成空腔并且可以具有各种尺寸，这取决 于空腔尺寸。具体来说，它可以具有大约100nm 大约5jam的尺寸。在另一个实 施方案中，它可以具有大约300nm 大约2iim的尺寸。当大孔颗粒具有上述尺寸 时，最终制备的中空胶嚢结构可以具有空腔，该空腔具有大的单位重量的表面 积，并且中空胶嚢结构经由空腔可以容易地进行传质。
在一些实施方案中，阳离子聚合物由选自以下组中的单体获得二烯丙基 二烷基卣化铵、丙烯酰氧基烷基卣化铵、曱基丙烯酰氧基烷基卣化铵、乙烯基 芳基烷基卣化铵、3-丙烯酰胺-3-烷基卣化铵和它们的混合物。在一些实施方案 中，阳离子聚合物由选自以下组中的单体获得二烯丙基二烷基卣化铵、丙烯 酰氧基乙基三曱基氯化铵、曱基丙烯酰氧基乙基三曱基氯化铵、乙烯基苄基三 曱基氯化铵、3-丙烯酰胺-3-甲基丁基三曱基氯化铵和它们的混合物。阳离子聚
孔颗粒可以容易地在其上附着。
中，表面处理包括涂覆、浸渍等。在一些实施方案中，浸渍法是优选的。通过 将大孔颗粒在水溶液或有机溶液中进行用于涂覆或表面重整的浸渍法。将负电 大孔材料浸在阳离子聚合物溶液中并因此转变为带有正电，以使大孔材料可以 容易地吸收负电纳米孔材料。
接下来，通过使纳米孔颗粒附着到吸收阳离子聚合物的大孔颗粒上形成中 空胶嚢结构模板(S2)。在一些实施方案中，纳米孔颗粒包括可以经由酸或石威 腐蚀或通过烧制热处理除去的任何材料。在一些实施方案中，纳米孔颗粒形成 最终制备的中空胶嚢结构的壳中的纳米孔并且具有大约5nm ~大约100nm的颗粒尺寸。在一些实施方案中，纳米孔颗粒具有大约15 ~大约100nm或大约20 大约100mn的颗粒尺寸。当纳米孔颗粒具有在上述范围内的孔隙直径时，它们 可以在中空胶嚢结构中形成孔隙尺寸在该范围内的纳米孔。因此，它们可以具 有大的比表面积并且可不被堵塞，并且可以容易地由于毛细管现象而传质。
纳米孔颗粒附着到用阳离子聚合物处理的大孔颗粒表面的方法可以包括 自装配方法。例如，在一些实施方案中，将用阳离子聚合物处理表面的大孔颗 粒离心以除去分散介质并获得经处理的大孔颗粒。然后，将大孔颗粒分散在分 散介质中，并向其中添加纳米孔颗粒。充分地搅拌所得的产物，然后离心。干 燥得到的颗粒。在此，还可以另外用超声波处理以得到均匀混合物。
在一些实施方案中，重复阳离子聚合物在大孔颗粒中的吸收(Sl)和纳米 孔颗粒的附着(S2)以形成多个纳米孔颗粒层。
然后，烧制中空胶嚢结构模板以除去阳离子聚合物(S3)。在一些实施方 案中，烧制在大约450。C ~大约700。C的温度下进行。在另一个实施方案中，可 以在大约550。C ~大约600。C的温度下进行。当在上述温度范围内进行烧制时， 阳离子聚合物不会保留而是可以在短时间内有效地被除去。当阳离子聚合物没 有被除去而是保留时，它可充当杂质并因此改变碳表面上的末端。此外，在一 些实施方案中，烧制在惰性气氛下例如氮气、氩气等进行。
接下来，在除去阳离子聚合物之后将中空胶嚢结构前体注入该中空胶嚢结 构的空隙(S4)。在一些实施方案中，以液体或蒸气法进行该中空胶嚢结构前 体的注射。在一些实施方案中，液体法包括沉降法、离心法、过滤法等。具体 来说，可以将模板浸在液体前体溶液中。当该前体是液体时，直接地将才莫一反浸 在其中。当前体是固体时，可能需要溶剂例如喹啉、曱苯、醇类、酮类及其组 合。此外，蒸气法可以在真空下或通过在回流体系中烧制来进行，但是不限于 此。具体来说，可以将固相前体材料加热以蒸气形式注入才莫^1。例如，当在酸 性催化剂下使聚合物前体反应时，将聚合物前体加热超过用于聚合的沸点，在 聚合中聚合物前体的气体附着在酸性催化剂的表面上，并因此用酸替代它。
在一些实施方案中，中空胶嚢结构前体包括碳前体、聚合物前体或无机金属前体。在一些实施方案中，碳前体包括煤焦油沥青、石油沥青或其混合物。 当使用碳前体时，在除去模板中的纳米孔颗粒和大孔颗粒前，可以可选^t奪地将
注入碳前体的模板碳化。在此，碳化可以在大约700。C ~大约3000。C的温度下进 行大约3小时~大约20小时。在另一个实施方案中，可以在大约800。C ~大约 1500。C的温度下进行大约5小时 大约15小时。在该温度和时间范围内，中空胶 嚢模板可以具有增加的电子传导性和碳性能。然而，当在所述温度和时间范围 之外进行反应时，可能不形成碳。
在 一 些实施方案中，聚合物前体是能够经由碳化反应形成石墨状碳的材 料。聚合物前体的实例包括选自以下组中的一种二乙烯基苯、丙烯腈、氯乙 烯、乙酸乙烯酯、苯乙烯、(曱基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、乙二醇二烷 基(曱基)丙烯酸酯、脲、蜜胺、CR1R2 = CR3R4 (其中R1 R4相同或独立地选 自氢、烷基和芳基，所述烷基是C1 C6烷基，所述芳基是C6 C12芳基)、苯 酚-曱醛、苯酚、糠醇、间苯二酚-曱醛(RF)、醛、蔗糖、葡萄糖、木糖、形 成传导性聚合物的单体及其组合。形成传导性聚合物的单体可以是能够形成导 电性聚合物的任何材料，例如吡咯和苯胺。在一些实施方案中，传导性聚合物 包括聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、多并苯，聚p塞吩，聚烷基噻吩、聚(对苯撑)， 聚苯撑、聚苯硫醚、聚亚笨基亚乙烯基、聚呋喃、聚乙炔、聚竭吩、聚异硫茚、 聚噻吩亚乙烯基、聚邻萘、聚蒽、聚萘、聚甘菊环等等。在一些实施方案中， 在注入之后使聚合物前体聚合。
当聚合物前体选自苯酚-曱醛、苯酚、糠醇、间笨二酚-曱醛(RF)、醛、 蔗糖、葡萄糖、木糖及其组合所组成的组中时，可以进一步使用引发剂例如酸 催化剂。在一些实施方案中，酸催化剂选自硫酸、盐酸和硝酸所组成的组中。
在一些实施方案中，按大约15:1 ~大约35:1的摩尔比将单体与引发剂混合。 在其它的实施方案中，按大约20:1 ~大约25:1的摩尔比将单体与引发剂混合。在 上述范围内，聚合反应在温和条件下进行，得到具有高纯度的产物。在该范围 以外，并且尤其是没有引发剂的情况下，聚合可能不进行。
当将引发剂添加到单体中时，通过加成聚合产生聚合物。加成聚合反应可以根据每种化合物按最佳方法进行。可以在大约60。C ~大约90。C的温度下釆用 热处理进行聚合大约3小时 大约30小时，但是不限于此。在上述温度和时间内 的聚合可以增加产率和产物的纯度。此外，单体的聚合可以在孔隙模板的表面 上进行，并因此形成碳结构的孔隙。此外，当使用聚合物前体时，在聚合之后， 除去大孔颗粒之前，可选择地进行碳化。
在本文公开的一些实施方案中，碳化在大约700。C ~大约3000。C的温度下 进行大约3小时 大约20小时。在另一个实施方案中，可以在大约800。C ~大约 1500。C的温度下进行大约5小时 大约15小时。在该温度和时间范围内，中空胶 嚢模板可以具有增加的电子传导性和碳性能。然而，当不在该温度和时间范围 内进行反应时，可能不形成碳。此外，在一些实施方案中，以大约rC/min 大 约20。C/min的速度升高温度。在其它实施方案中，以大约1 °C/min ~大约10°C/min 的速度提高温度。当在该温度范围内加热时，聚合物可以在其末端具有最小转 变，但是产率和碳純度增加。
在一些实施方案中，无机金属前体包括选自Al、 Zr、 Ti、 Sn及其组合所组 成的组中的金属。在一些实施方案中，无机金属前体包括囟化物例如TiCl2，氧 化物等。
可能不将无机金属前体注入模板，而是溶于水或含l ~ 6个碳的低级醇中。 因此，无机金属前体在模板中转变成包括无机金属的氧化物。
然后，从注入前体的中空胶嚢结构模板中除去大孔颗粒和纳米孔颗粒 (S5)，制备在壳中包括球形纳米孔的中空胶囊结构(S6)。在一些实施方案 中，通过用可以溶解该纳米孔或大孔颗粒的材料腐蚀或经由物理烧制除去该纳 米孔或大孔颗粒。在一些实施方案中，采用选自HF, NaOH， KOH及其组合所 组成的组中的材料进行腐蚀法。烧制方法可以在大约450。C ~大约700。C的温度 下进行。在另一个实施方案中，可以在大约550。C ~大约600。C的温度下进行。 当在上述温度范围内进行烧制时，纳米孔或大孔颗粒可不被保留而是在短时间 内有效地被除去。
在除去纳米孔和大孔颗粒之后，可选#^也进行石墨化。石墨化可以在大约2300°C ~大约3000。C的温度下进行。在另一个实施方索中，可以在欠约2300。C ~ 大约2600。C的温度下进行。石墨化可以提高碳性能，改进电子传导性和作为碳 结构的性能，并因此可以在各种方面应用。
中空胶嚢结构的制备方法可以调节纳米孔尺寸和壳的数目和厚度，并因此 调节表面积。结果，在一些实施方案中，中空胶嚢结构具有优异的电子传导性 和大的比表面积。在一些实施方案中，该中空胶嚢结构形成为容易地进行传质 的结构，这归因于大尺寸空腔和壳中的纳米孔之间的毛细管现象。因此，中空 胶嚢结构可以多样地应用于燃料电池的催化剂支撑体、生长碳纳米管的支撑体、 用于锂二次电池的活性材料、导电剂、隔板、脱臭器、净化器、吸附剂、用于 显示器发射极层的材料、过滤器等。
根据另一个方面，燃料电池催化剂包括中空胶嚢结构。在一些实施方案中， 燃料电池催化剂包括中空胶嚢结构和由该中空胶嚢结构担载的活性材料。在一 些实施方案中，中空胶嚢结构可与上述的中空胶嚢结构相同。
活性材料可以包括可进行燃料电池反应的任何催化剂，例如铂类催化剂。 钩类催化剂可以包括选自以下组中的至少一种钠、钌、锇、铂-钌合金、铀-锇合金、柏-钯合金和柏-M合金(其中M是选自Ga、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn、 Sn、 Mo、 W、 Rh和Ru所组成的组中的过渡元素)。更具体地说， 铂类催化剂的非限制性实例可以选自Pt、 Pt/Ru、 Pt/W、 Pt/Ni、 Pt/Sn、 Pt/Mo、 Pt/Pd、 Pt/Fe、 Pt/Cr、 Pt/Co、 Pt/Ru/W、 Pt/Ru/Mo、 Pt/Ru/V、 Pt/Fe/Co、 Pt/Ru/Rh/Ni、 Pt/Ru/Sn/W及其混合物所组成的组中。
根据另一个方面，膜电极组件包括电极。在一些实施方案中，膜电极组件 包括阳极、阴极和插在该阴极和阳极之间的聚合物电解质膜。阳极和阴极中至 少一个包括所述催化剂。在一些实施方案中，阴极和阳极包括电极基板和催化 剂层。在一些买施方案中，催化剂层包括上述催化剂。
催化剂层还可以包括粘结剂树脂以改进其粘附力和质子传递性能。粘结剂 树脂可以是在其侧链具有阳离子交换基团的质子传导性聚合物树脂，所述阳离 子交换基团选自磺酸基、羧酸基、磷酸基、膦酸基和它们的衍生物所组成的组中。所述聚合物的非限制性实例包括至少一种选自如下组中的质子传导性聚合 物全氟类聚合物、苯并咪唑类聚合物、聚酰亚胺类聚合物、聚醚酰亚胺类聚 合物、聚苯硫醚类聚合物、聚砜类聚合物、聚醚^l类聚合物、聚醚酮类聚合物、 聚醚醚酮类聚合物和聚苯基喹喔啉类聚合物。在一个实施方案中，质子传导性 聚合物是选自聚(全氟磺酸)、聚(全氟羧酸)、具有磺酸基的四氟乙烯和氟乙烯基
醚的共聚物、脱氟硫化聚醚酮、芳基酮、聚(2,2，-(间-亚苯基)-5,5，-联苯并咪唑) 和聚(2,5-苯并咪唑)。
粘结剂树脂可以单独使用或结合使用。在一些实施方案中，粘结剂树脂与 非传导性聚合物一起使用以改进与聚合物电解质膜的粘附力。在一些实施方案 中，粘结剂树脂根据它们的目的按受控量使用。
该非传导性聚合物的非限制性实例包括聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、乙烯/ 四氟乙烯(ETFE)、氯代三氟乙烯-乙烯共聚物(ECTFE)、偏二氟乙烯、偏 二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)、十二烷基苯磺酸、山梨糖醇及其组 合。
在一些实施方案中，电极基板配置为用来支撑膜电极组件的催化剂层，并 且提供以扩散方式向催化剂层输送燃料和氧化剂的路径。在一些实施方案中， '电极基板包括由诸如碳纸、碳布、碳毡或金属布(由金属纤维组成的多孔薄膜 或置于由聚合物纤维组成的布表面上的金属薄膜)等材料形成的传导性基板。 传导性板不限于此。
在一些实施方案中，用含氟树脂处理电极基板以使其防水，这可以防止由 于在燃料电池操作期间产生的水引起的反应物扩散效率的恶化。在一些实施方 案中，含氟树脂包括聚偏二氟乙烯，聚四氟乙烯，氟代乙烯丙烯、聚一氯三氟 乙烯或它们的共聚物，但是不限于此。
此外，在一些实施方案中，将微孔层(MPL)添加在上述电极基板之间以 提高反应物扩散效果。在一些实施方案中，该微孔性层包括具有特定粒径的传 导性粉末。在一些实施方案中，传导性材料包括但不限于，碳粉、炭黑、乙炔黑、活性碳、碳纤维、富勒烯、纳米碳或它们的组合。在一些实施方案中，纳 米碳可以包括诸如碳纳米管、碳纳米纤维、石灰纳米线、石友纳米角、碳纳米环或 它们的组合的材料。在一些实施方案中，微孔层通过将包括传导性粉末、粘结 剂和溶剂的组合物涂覆在电极基板上来形成。在一些实施方案中，该粘结剂包
括但不限于聚四氟乙烯、偏二氟乙烯、聚乙烯醇、乙酸纤维素等等。在一些 实施方案中，溶剂包括但不限于，醇，例如乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇等； 水；二甲基乙酰胺；二甲亚砜和N-甲基吡咯烷酮。在一些实施方案中，该涂覆 方法可以包括但不限于，丝网印刷、喷涂、刮刀法、凹板涂覆、浸涂、丝网遮 蔽法、涂漆法等，这取决于组合物的粘度。
在一些实施方案中，聚合物电解质膜包含用于将质子从阳极传递到阴极的 质子传导性聚合物。在一些实施方案中，质子传导性聚合物包括在其侧链具有 阳离子交换基团的聚合物树脂，所述阳离子交换基团选自磺酸基、羧酸基、磷 酸基、膦酸基和它们的衍生物。
该聚合物树脂的非限制性实例包括选自以下组中的至少一种含氟聚合 物、苯并咪唑类聚合物、聚酰亚胺类聚合物、聚醚酰亚胺类聚合物、聚苯硫醚 类聚合物、聚砜类聚合物、聚醚砜类聚合物、聚醚酮类聚合物、聚醚醚酮类聚 合物和聚苯基口奎喔啉类聚合物。在一个实施方案中，该质子传导性聚合物是选 自以下组中的至少一种聚(全氟磺酸)(NAFIONTM)、聚(全氟羧酸)、具有 磺酸基的四氟乙烯和氟乙烯基醚的共聚物、脱氟的硫化聚醚酮、芳基酮、聚 (2,2'-(间亚苯基)-5,5'-联苯并咪唑)和聚(2,5-苯并咪唑)。
质子传导性聚合物的质子传导性基团中的氢(H )可以被Na、 K、 Li、 Cs或 四丁基铵取代。当质子传导性聚合物一侧末端的离子交换基团中的H被Na或四 丁基铵取代时，可以分别使用NaOH或氢氧化四丁基铵。当该H被K、 Li或Cs取 代时，可以使用对该取代适合的化合物。因为此种替代是本领域已知的，所以 省w各其详细描述。
以下实施例将更详细地"i兌明本公开内容的各种实施方案。本领域技术人员 应当理解，所附权利要求不限于以下实施例中说明的实施方案的任何一个或一组。
实施例l
用作为阳离子聚合物的聚二烯丙基二曱基氯化铵表面处理700ml其中分散 了平均粒径为500nm的SiO2颗粒的水分散溶液。然后，将其与12ml包括平均粒 径为大约20nm、浓度为40%的的Si02的胶体分散溶液混合以在阳离子聚合物的 表面上制备Si02中空纳米胶嚢结构模板。在大约55(TC的温度下热处理该模板5 小时以除去阳离子聚合物。
然后，将4ml二乙烯基苯与0.1845g偶氮二异丁腈混合以制备聚合物前体溶 液。将该聚合物前体溶液与2g上述模板混合，以使聚合物前体溶液可以填充该 Si02颗粒中的空隙以便聚合物的聚合。在1000。C、氩气下碳化该聚合的聚合物7 小时。将所得碳化物添加到100ml HF溶液中以溶解残存的阳离子聚合物和Si02 而制备包括空腔和壳的纳米胶嚢结构，其中壳中包括平均直径为大约20nm的纳 米孔。
实施例2
用作为阳离子聚合物的聚二烯丙基二曱基氯化铵表面处理700ml其中分散 了平均粒径为500nm的SiO2颗粒的水分散溶液。然后，将其与12ml包括平均粒 径为大约20nm、浓度为40%的Si02的胶体分散溶液混合以在阳离子聚合物的表 面上附着Si02。重复该附着过程两次，从而制备包括双层壳的中空纳米胶嚢结 构模板。在输送管中在大约550°C下热处理所得模板5'J、时以除去阳离子聚合物。
接下来，将0.1845g偶氮二异丁腈与4ml二乙烯基苯混合以制备聚合物前体 溶液。然后，将2g模板才更入该聚合物前体溶液中，以4吏聚合物前体溶液可以通 过聚合填充Si02颗粒中的空隙。在100(TC、氩气下加热该聚合的聚合物7小时以 便碳化。将制备的碳化物放在100ml HF溶液中以溶解残存的阳离子聚合物和 Si02,从而制备包括中空大孔和壳的中空纳米胶嚢结构，其中中空大孔具有 500nm的平均直径，壳包括平均直径为大约20nm的纳米孔。
实施例3
用作为阳离子聚合物的聚二烯丙基二曱基氯化铵表面处理700ml其中分散了平均粒径为500nm的SiO2颗粒的水分散溶液。将所得的产物与12ml包括平均 粒径为大约20nm、浓度为40%的&02的胶体分散溶液混合以在阳离子聚合物的
表面上附着Si02。重复该附着过程三次，从而制备包括三层壳的中空纳米胶嚢
结构模板。在输送管中在大约550。C下热处理过该模板5小时以除去阳离子聚合物。
接下来，将0.1845g偶氮二异丁腈与4ml二乙烯基苯混合以制备聚合物前体 溶液。将该聚合物前体溶液与2g所得模板混合，以使聚合物前体溶液可以通过 聚合填充Si02颗粒当中的空隙。然后，在1000。C、氩气下加热该聚合的聚合物7 小时以便碳化。将制备的碳化物投入100ml HF溶液中以溶解残存的阳离子聚合
物和Si02而制备包括中空大孔和壳的中空纳米胶嚢结构，其中中空大孔具有
500nm的平均直径，壳包括平均直径为大约20nm的纳米孔。用扫描电子显微镜 检查根据实施例1 ~ 3制备的将纳米尺寸二氧化硅颗粒附着到大尺寸二氧化硅颗 粒上的中空纳米胶囊结构才莫板。结果在图2A ~ 2C中示出。
图2A示出了根据实施例l的中空纳米胶嚢结构模板的照片，该结构模板包 括大尺寸二氧化硅和形成在其上的一个纳米尺寸二氧化硅层。图2B示出了根据 实施例2的包括两个纳米二氧化硅层的中空纳米胶嚢结构模板的照片。图2C是 根据实施例3的包括三个纳米尺寸二氧化硅层的中空纳米胶嚢结构才莫板的照片。
如图2A 2C所示，在大尺寸二氧化硅的表面上形成多个纳米尺寸二氧化硅层。
用透射电子显微镜(TEM)检查实施例3的中空胶嚢结构。结果在图3A 3F中示出。
如图3A 3F所示，该中空胶嚢结构包括在中央的大尺寸中空大孔和在该中
空大孔周围且包括均匀尺寸纳米孔的壳。 实施例4
按照与实施例3相同的方法制备中空胶嚢结构模板，不同在于用作为阳离 子聚合物的聚二烯丙基二甲基氯化铵表面处理其中分散了平均粒径为300nm的 Si02颗粒的分散溶液。然后将所得的产物与12ml含平均粒径为大约20nm、浓度
20为40。/。的SiO2的胶体分散体混合以在该阳离子聚合物的表面上附着SiO2。
只于比例l
将4.72mmol十八烷基三曱氧基硅烷(C18-TMS )与4.7 mmol四乙基原硅酸 酯(TEOS)混合。将该混合物添加到其中分散了1.5g直径大约133nm的球形二 氧化硅颗粒的分散溶液中。在输送管中在大约550。C下热处理所得的产物5小时 以除去C18-TMS，从而合成具有3.8nm中孔壳的中空二氧化珪模板颗粒。
使用该中空二氧化硅颗粒作为模子。然后，将作为聚合物前体的二乙烯基 苯与偶氮二异丁腈自由基引发剂混合。将该混合物注入所述模子，然后在70。C
下聚合一天，从而制备二乙烯基苯聚合物-二氧化硅复合材料。在此，聚合物单 体和自由基引发剂的摩尔比是25:1。此外，在1000。C下在氮气气氛下加热部分 二乙烯基苯聚合物-二氧化硅复合材料7小时以便碳化，从而制备碳-二氧化硅复 合材料。然后，将HF水溶液添加到该碳-二氧化硅复合材料中以除去该二氧化 硅模子并分离多孔聚合物和碳胶嚢。然后，干燥所得多孔聚合物和碳胶嚢。
当密切检验所得碳胶嚢时，发现该碳胶嚢包括在中央的440nm的大孔和在 壳中的4.8nm的中孔。此外，中孔不规则地分布在碳胶嚢中。
实施例5:催化剂的制备
将0.9544g H2PtCl6溶于80ml蒸馏水，制备金属盐溶液。然后，将该金属盐 溶液添加到通过将0.148Lg实施例3的中空胶嚢结构作为催化剂支撑体分散在 150ml蒸馏水中制备的分散溶液中。稀释该混合溶液直到在整个溶液中获得浓度 为2mM的金属盐。用20wt。/。NaOH调节该溶液以具有大约8.5的pH值。然后，将 40ml通过溶解1.6g作为还原剂的NaBHt制备的水溶液添加到该混合溶液中以进 行沉淀。当该混合溶液在上部变得透明时，用0.2pm尼龙过滤器过滤若干次。用 蒸馏水洗涤过滤的产物若干次然后在80。C下干燥，从而制备担载在支撑体上的 Pt催化剂。在此，Pt以基于该催化剂总重量的60wt。/。的量被担载。
实施例6:催化剂的制备
安照与实施例5相同的方法制备Pt催化剂，不同在于使用实施例4的中空胶 嚢结构作为催化剂支撑体。对比例2:催化剂的制备
按照与实施例5相同的方法制备Pt催化剂，不同在于使用对比例1的碳胶嚢 作为催化剂支撑体。
实施例7:燃料电池用膜电极组件的制备
通过以2mg/cm2 Pt-Ru黑(Johnson Matthey Co.)担载根据实施例3的中空胶 嚢结构制备Pt-Ru/C催化剂。按l:l:10:l的重量比将Pt-Ru/C催化剂与蒸馏水、异 丙醇和5wt0/。 Nafion离子聚合物溶液(Aldrich Co.)混合，从而制备阳极催化剂层 的组合物。此外，通过在实施例3的空胶嚢结构中担载2mg/cm2 Pt黑(Johnson Matthey Co.)制备Pt/C催化剂。按l:l:10:1的重量比将该Pt/C催化剂与蒸馏水、 异丙醇和5wt。/。 Nafion离子聚合物溶液(Aldrich Co.)混合，从而制备阴极催化剂 的组合物。
分别将阳极/阴极催化剂层的组合物涂覆在用TEFLON (四氟乙烯)处理的 碳纸上，从而制备燃料电池的阳极和阴极。接下来，将聚合物电解质膜(Nafion 115 Membrane, Dupont)布置在该阳极和阴极之间而制备燃料电池的膜电极组 件。然后，评价根据实施例5和对比例2的Pt-Ru合金催化剂的催化剂活性。通过 使用半电池试验进行该催化剂活性评价。此外，在对比例3中使用商业催化剂， 即Pt黑(Johnson MattheyCo.)催化剂评价催化剂效率。结果在图4中示出。
另一方面，制备包括Ag/AgCl作为参考电极的反应电池，通过在碳纸 (1.5cmxl.5cm )上按2mg/crr^的量分别涂覆实施例5和对比例2和3的催化剂制 备电极作为工作电极，柏电极(Pt网，100目，Aldrich)作为反电极和0.5M硫酸 溶液作为电解质。
测量该反应电池的电流特性作为基础，以20mV/s的扫描速率在350mv ~ 1350mv的范围内改变电势。此外，为该反应电池I是供1.0M曱醇溶液以测量电流 特性，以20mv/s的扫描速度在350mv ~ 1350mv的范围内改变其电势。使用实施 例5和对比例2和3的电极作为工作电极。结果在图4中示出。
如图4所示，实施例5的包括中空胶嚢结构作为催化剂支撑体的Pt催化剂与 对比例3的商业Pt黑催化剂和对比例2的包括碳胶嚢催化剂作为支撑体的Pt催化剂相比催化剂活性分别具有91%和40%的改进。实施例3的中空月交嚢结构具有比 对比例1的碳胶嚢催化剂支撑体更加改进的催化剂活性的原因是实施例3的中空 胶嚢结构不但包括尺寸为5nm ~ 1 OOnm的球形纳米孔而且由于与所述孔隙中的 网络相应的毛细管现象还可以容易地传质。另一方面，对比例l的碳胶嚢具有过 小的尺寸为2nm 5nm的中孔并且由于该胶嚢结构本身的通道的原因而不能容 易地传质。
上文描述详述了本发明的某些实施方案。然而，不言而喻，不管上面如何 在本文中详述出现，本发明可以按其它方法实践。还应当指出，当描述本发明 的某些特征或方面当特定术语的使用不应该认为是暗示该术语在此将被再限定 而限于包括本发明与该术语相关的特征或方面的任何具体特性。此外，本7>开 内容的装置可能用于许多应用。对本领域技术人员不言而喻的是，可以在不脱 离本发明范围的情况下作出各种修改和改变。这些修改和改变希望落入由所附 权利要求书限定的本发明精神和范围内。
权利要求
1、一种中空胶囊结构，包括其中具有纳米孔的壳。
2、 根据权利要求1的中空胶嚢结构，其中所述纳米孔包括球形纳米孔。
3、 根据权利要求1的中空胶嚢结构，其中纳米孔直径在5nm~ lOOnm的范围内。
4、 根据权利要求3的中空胶嚢结构，还包括大孔直径在100nm 5iim范围 内的中空大孔。
5、 根据权利要求4的中空胶嚢结构，其中所述纳米孔直径和中空大孔直径 的比例为1:1 ~ 1:200。
6、 根据权利要求1的中空胶嚢结构
7、 根据权利要求1的中空胶嚢结构， 有纳米孔直径的90% ~ 95%的空隙直径。
8、 根据权利要求1的中空胶嚢结构
9、 根据权利要求1的中空胶嚢结构， 化物所组成的组中的材料。
10、 根据权利要求1的中空胶嚢结构，其中所述中空胶嚢结构应用于催化 剂支撑体、碳纳米管生长的支撑体、活性材料、导电剂、隔板、脱臭器、净化 — 吸附剂、用于显示器发光层的材料或过滤器。
11、 一种燃料电池催化剂，包括根据权利要求1 ~ 10中任意一项所述的中空胶嚢结构；和 布置在所述中空胶囊结构上的活性材料。
12、 一种燃料电池的膜电极组件，包括 阳极； 阴极；布置在所述阳极和阴极之间的聚合物电解质膜，和其中所述壳是多层的。 其中所述壳还包含空隙，所述空隙具具有500m2/g ~ 2000m2/g的表面积。 包括选自由碳、聚合物和无机金属氧恭根据权利要求1~10中任意一项所述的中空胶嚢结构，其中纳米孔形成为 起催化剂载体的作用，所述中空胶嚢结构布置在所述阳极或阴极中。
13、 一种中空胶嚢结构的制备方法，包括 提供一个或多个大孔颗粒；将阳离子聚合物吸收在所述一个或多个大孔颗粒中； 在所述大孔颗粒上附着纳米孔颗粒的层以形成中空胶嚢结构模板； 烧制所述中空胶嚢结构模板以除去阳离子聚合物；和 将前体注入所述中空胶嚢结构模板的空隙中。
14、 根据权利要求13的方法，其中所述大孔颗粒或纳米孔颗粒包括聚合物， 所述聚合物包括聚苯乙烯、聚(曱基)丙烯酸烷基酯、它们的共聚物或大的乳液 聚合物珠粒。
15、 根据权利要求13的方法，其中所述大孔颗粒或纳米孔颗粒包括无机氧 化物颗粒或金属颗粒。
16、 根据权利要求15的方法，其中所述无机氧化物颗粒包含选自由Si、 Al 、 Zr、 Ti和Sn所组成的组中的元素。
17、 根据权利要求15的方法，其中所述金属颗粒包含选自由铜、银和金所 组成的组中的元素。
18、 根据权利要求13的方法，其中所述大孔颗粒具有100nm 5nm的直径。
19、 根据权利要求13的方法，其中所述纳米孔颗粒具有5nm 100nm的直径。
20、 根据权利要求13的方法，还包括用选自以下组中的化合物制备阳离子 聚合物二烯丙基二烷基卣化铵、丙烯酰氧基烷基卣化铵、曱基丙烯酰氧基烷 基卣化铵、乙烯基芳基烷基卣化铵和3-丙烯酰胺-3-烷基卣化铵。
21、 根据权利要求13的方法，其中在所述大孔颗粒上附着纳米孔颗粒的层 的步骤包括自装配方法。
22、 根据权利要求13的方法，其中重复将阳离子聚合物吸收在所述大孔颗粒中和在所述大孔颗粒上附着纳米孔颗粒的步骤以形成具有多个纳米孔颗粒层 的中空胶嚢结构模板。
23、 根据权利要求13的方法，其中烧制所述中空胶嚢结构模板包括在450~ 70(TC的温度下烧制。
24、 根据权利要求13的方法，其中所述前体选自由碳前体、聚合物前体和 无机金属前体所组成的组中。
25、 根据权利要求13的方法，其中将前体注入空隙的步骤包括以液体或蒸 气的形式注入前体。
26、 根据权利要求13的方法，还包括通过用酸或石成腐蚀或通过物理烧制除 去所述大孔颗粒或纳米孔颗粒。
27、 根据权利要求26的方法，还包括在除去所述大孔颗粒和纳米孔颗粒后 使所述中空胶嚢结构石墨化。
28、 根据权利要求13的方法，还包括在注入所述前体之后碳化所述中空胶 嚢结构模板。
全文摘要
本发明公开了中空胶囊结构及其制备方法。该中空胶囊结构可包括具有纳米孔的壳。该纳米孔可以是球形纳米孔。该中空胶囊结构可以包括彼此连接的具有优异电子传导性和大比表面积的孔隙。此外，该中空胶囊结构可以形成为能够由于壳中纳米孔的毛细管现象而容易地传质。结果，该中空胶囊结构可以配置成用于催化剂支撑体、碳纳米管生长的支撑体、活性材料、导电性试剂、隔板、脱臭器、净化器、吸附剂、用于显示器发光层的材料和过滤器等使用。
文档编号B01J13/02GK101444710SQ20081018072
公开日2009年6月3日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者姜淳基, 蔡根锡, 灿 郭, 闵明基 申请人:三星Sdi株式会社