专利名称：多孔碳球的制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种多孔碳球的制备方法。
背景技术：
碳基纳米材料，尤其是多孔碳球材料，具有高度的化学稳定性、良好的耐高温性能、较大的比表面积、特殊的孔结构，以及优异的机械性能、较低的密度和良好的导电性能，因此在气体吸附、催化剂载体、药物控释、储氢材料、燃料电池等领域具有广泛的应用前景，引起了人们极大的研究兴趣。现有技术公开了多种多孔碳球材料的制备方法，主要有模板法，包括硬模板法和软模板法，还有水热法、化学气相沉积等，但这些方法存在成本过高、操作复杂、条件苛刻、产量低，制备的碳球粒径较小，且很不均一、分散性较差等诸多缺点，因而其应用受到很大限制。例如，CN101181986A公开了一种制备微米多孔碳球的方法，该方法利用多孔淀粉为碳源前驱体，采用包覆碳化的方法，在多孔淀粉颗粒表面包覆一层保护层，在高温的条件下制备出单分散的微米级多孔碳微球，但是本方法热处理温度较高，对设备有一定限制，并且采用了含锡的化合物作为包覆剂，对人体和环境有一定的毒性，影响了其工业应用。CN101698479A公开了一种大尺寸碳球的制备方法，该方法通过加入锌盐，得到了微米级的碳球，直径尺寸在5 10 μ m之间，但是本方法直接用锌盐和葡萄糖的混合溶液水热碳化，得到的碳球也未进一步碳化处理，因此制备的多孔碳球尺寸均一性不好，且没有分等级的孔形成。
发明内容
有鉴于此， 本发明要解决的技术问题在于提供一种多孔碳球的制备方法，制备的多孔碳球尺寸均匀，且分散性良好，具有分等级孔。本发明提供了一种多孔碳球的制备方法，包括以下步骤A)将含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液与葡甲胺的水溶液混合、反应，得到功能化的多孔高分子微球；B)将步骤A)得到的功能化的多孔高分子微球与糖类化合物的水溶液混合、反应，得到复合微球；C)将步骤B)得到的复合微球在惰性气体中进行高温碳化，得到多孔碳球。优选的，所述含有环氧基团的多孔高分子微球的粒径为3 μ πΓ5 μ m，孔径为40nm 60nmo优选的，所述含有环氧基团的多孔高分子微球与葡甲胺的质量比为1:广3。优选的，所述功能化的多孔高分子微球与糖类化合物的质量比为1:8 16。优选的，所述糖类化合物选自蔗糖和葡萄糖中的任意一种或两种。优选的，所述糖类化合物的水溶液的浓度为O. 36g/mL^0. 60g/mL。
优选的，所述含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液浓度为O. 025g/mL O. 2g/mL。优选的，所述步骤A)中，所述反应的温度优选为40°C 80°C，所述反应的时间优选为 15h 24h。优选的，所述步骤B)中，所述反应的温度优选为150°C 20(TC，所述反应的时间优选为20h 30h。优选的，所述步骤C)中，所述高温碳化的温度优选为100°C 800°C，所述高温碳化的时间优选为8tTl5h。本发明将含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液与葡甲胺的水溶液混合、反应，得到功能化的多孔高分子微球；再将其与糖类化合物的水溶液混合、反应，得到复合微球；然后在惰性气体中进行高温碳化，得到多孔碳球。本发明采用微米尺寸的含环氧基团的多孔高分子微球为模板，在经过葡甲胺表面修饰之后，模板的孔结构得到保留，且表面引入了大量的羟基，能够吸附糖类化合物水热过程中衍生的各级寡聚物，使得糖类化合物在模板球的孔道内和表面进行脱水聚合芳香化，避免糖类化合物二次成核而形成小球，从而使制备的多孔碳球尺寸均匀且分散性良好；同时，本发明使用的多孔高分子微球模板的孔径为等级分布，其与糖类化合物形成的复合微球在经过碳化处理后，产生了小介孔及微孔，使得制备的微球具有分等级孔。
图1是本发明实施例2制备的多孔碳球的扫描电镜图；图2是本发明实 施例2制备的多孔碳球内部的扫描电镜图；图3是本发明实施例2制备的多孔碳球表面的扫描电镜图；图4是本发明实施例2制备的多孔碳球的粒径分布图；图5是本发明实施例2制备的多孔碳球的氮气吸附-解吸附等温线；图6是本发明实施例2制备的多孔碳球的孔径分布图。
具体实施例方式本发明提供了一种多孔碳球的制备方法，包括以下步骤A)将含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液与葡甲胺的水溶液混合、反应，得到功能化的多孔高分子微球；B)将步骤A)得到的功能化的多孔高分子微球与糖类化合物的水溶液混合、反应，得到复合微球；C)将步骤B)得到的复合微球在惰性气体中进行高温碳化，得到多孔碳球。本发明采用微米尺寸的含环氧基团的多孔高分子微球为模板，在经过葡甲胺表面修饰之后，模板的孔结构得到保留，且表面引入了大量的羟基，能够吸附糖类化合物水热过程中衍生的各级寡聚物，使得糖类化合物在模板球的孔道内和表面进行脱水聚合芳香化，避免糖类化合物二次成核而形成小球，从而使制备的多孔碳球尺寸均匀且分散性良好；同时，本发明使用的多孔高分子微球模板的孔径为等级分布，其与糖类化合物形成的复合微球在经过碳化处理后，产生了小介孔及微孔，使得制备的微球具有分等级孔。
本发明首先将含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液与葡甲胺的水溶液混合、反应，得到功能化的多孔高分子微球。本发明中，所述含有环氧基团的多孔高分子微球的粒径优选为3 μ πΓ5 μ m，更优选为3· 5 μ πΓ4· 5 μ m ;孔径优选为40nnT60nm,更优选为45nnT55nm ；比表面积优选为60m2 · g七80m2 · g'更优选为 65m2 · g-1 75m2 · g_1 ;孔体积优选为 O. 2cm3 · g-1 O. 6cm3 · g_1,更优选为O. 3cm3 · g_1_"0. 5cm3 · g—1。所述环氧基团为具有-CH(O)CH-结构的官能基团,优选为环氧乙基和环氧丙基中的任意一种或两种，更优选为环氧乙基；本发明对所述环氧基团在多孔高分子微球中的位置并无特殊要求，只要可以与氨基进行开环反应从而与葡甲胺相连即可，可以为多孔高分子微球表面含环氧基团，也可以为内部孔道结构表面含环氧基团，也可以为多孔高分子微球分子内部含环氧基团；本发明对所述多孔高分子微球含有环氧基团的摩尔数并无特殊要求。本发明对所述含有环氧基团的多孔高分子微球的来源并无特殊要求，可以为一般市售，也可以按照本领域技术人员熟知的方法制备，本发明优选按照以下方法制备a)将苯乙烯与氧化剂混合、反应得到高分子微球；b)将得到的高分子微球与致孔剂和表面活性剂混合，然后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、增塑剂和引发剂，得到含有环氧基团的多孔高分子微球。首先，将苯乙烯与氧化剂混合、反应，得到高分子微球。所述氧化剂优选为过硫酸钾。所述苯乙烯的体积与氧化剂的质量的比例优选为60mL 80mL :0. 5g 0. 9g,更优选为65mL 75mL:0. 6g、. 8g ;所述反应的温度优选为50°C 70°C，所述反应的时间优选为12tT36h。所述反应 优选在惰性气体的保护下进行，所述惰性气体优选为氮气。所述反应的溶剂优选为氯化钠水溶液，所述氯化钠的质量与水的体积比优选为O. 5g^2g 500mL 700mL。本发明对所述苯乙烯和氧化剂的来源并无特殊要求，可以为一般市售。具体的，首先将水和氯化钠混合于500mL三颈圆底烧瓶中，然后在氮气保护下30min内加入苯乙烯，将反应体系温度加热至50°C 70°C，加入氧化剂，搅拌反应12tT36h，得到聚苯乙烯混合物，对得到的聚苯乙烯混合物进行提纯，优选的，将得到的混合物离心10mirT20min，固体经反复水洗后，60°C 80°C干燥过夜，得到高分子微球，所述高分子微球为聚苯乙烯种子微球。得到高分子微球后，将其与致孔剂和表面活性剂混合，然后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、增塑剂和引发剂，得到含有环氧基团的多孔高分子微球。其中，所述致孔剂优选为氯代十二烷，所述表面活性剂优选为十二烷基硫酸钠，所述增塑剂优选为邻苯二甲酸二乙酯，所述引发剂优选为过氧化苯甲酰。本发明对所述致孔齐U、表面活性剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、增塑剂和引发剂的来源并无特殊要求，可以为一般市售。所述高分子微球的质量与致孔剂的体积、表面活性剂的质量、甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量、乙二醇二甲基丙烯酸酯的质量、增塑剂的质量和引发剂的质量的比例优选为 5g 8g :12mL 15mL :0.1g O. 3g :200g 270g :140g 180g :300g 500g :0. 5g 2g，更优选为6g 7. 5g :13mL 14mL :0.15g 0. 25g :220g 250g :150g 170g :350g 450g :0. 8g 1. 8g。具体的，首先将得到的高分子微球溶于水中，得到高分子微球乳胶粒子，所述高分子微球的质量与水的体积比优选为5glg:60mL 80mL;然后与由水、致孔剂和表面活性剂形成的乳液混合，所述水的体积、致孔剂的体积和表面活性剂的质量的比例优选为60mL^80mL 12mL^15mL :0. lg^O. 3g ;然后加入溶剂，所述溶剂优选为水和丙酮的混合溶剂，所述水和丙酮的体积比优选为1:3，将反应体系温度升至30°C 50°C，搅拌反应8tTl2h，反应结束后通过真空旋蒸除去丙酮；然后于30°C 50°C，边搅拌边向体系中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，乙二醇二甲基丙烯酸酯，增塑剂和引发剂，Ihlh内加完，然后将反应体系温度升至70°C 90°C，反应8tTl2h，反应结束后，对产品进行提纯，优选的，将反应体系冷却至室温，过滤得到固体，将固体用水、丙酮和乙醇反复清洗，真空干燥，得到含有环氧基团的多孔高分子微球。制备的含有环氧基团的多孔高分子微球为微米级的甲基丙烯酸缩水甘油酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯交联的微球，其交联度优选为109Γ80%。得到含有环氧基团的高分子微球后，将其分散于乙醇中，得到含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液，本发明对其分散方式并无特殊要求，可以为本领域技术人员熟知的分散方式，本发明优选为采用超声分散的方式。所述含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液浓度优选为O. 025g/mL 0. 2g/mL,更优选为O. 05g/mL^0. lg/mL。同时，将葡甲胺溶于水中，配制成葡甲胺的水溶液，所述葡甲胺的水溶液的浓度优选为O. 05g/mL O. 3g/mL,更优选为 O. lg/mL O. 2g/mL。然后将含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液与葡甲胺的水溶液混合、反应，得到功能化的多孔高分子微球。其中，所述含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液中，含有环氧基团的多孔高分子微球的质量与葡甲胺水溶液中葡甲胺的质量比优选为1:广3，更优选为1:1. 5 2。所述反应的温度优选为40°C 80°C，更优选为50°C 70°C;所述反应的时间优选为15tT24h，更优选为18tT22h。具体的，将含有环氧基团的多孔高分子微球超声分散于乙醇中得到多孔高分子微球的分散液，同时将葡甲胺溶于去离子水中形成葡甲胺水溶液，然后将多孔高分子微球的分散液和葡甲胺水溶液混合均匀，机械搅拌，50°C 70°C保温反应15tT24h，反应结束后，对产品进行提纯，优选的，将反应体系冷却至室温，抽滤，固体用去离子水洗涤并干燥，得到功能化的多孔高分子微球。得到功能化的多孔高分子微球后，将其与糖类化合物的水溶液混合、反应，得到复合微球。所述糖类化合物优选为蔗糖和葡萄糖中的任意一种或两种。所述糖类化合物的水溶液的浓度优选为O. 36g/mL 0. 6g/mL,更优选为O. 4g/mL^0. 5g/mL ;所述反应的温度优选为150°C 200°C，更优选为160°C "190°C ;所述反应的时间优选为20tT30h，更优选为22tT28h。所述功能化的多孔高分子微球与糖类化合物的质量比优选为1:8 16，更优选为1:10 14。具体的，将糖类化合物溶于去离子水中形成糖类化合物的水溶液，再加入功能化的多孔高分子微球，超声分散得到混合液，然后将混合液转入反应釜中，150°C 20(TC保温反应20tT30h，反应结束后，对产物进行提纯，优 选的，反应体系冷却至室温，将产物抽滤得到固体，固体用乙醇和水洗涤并干燥，得到复合微球。将得到的复合微球在惰性气体中进行高温碳化，即可得到多孔碳球。所述惰性气体优选为氢气和IS气的混合气体，所述氢气和IS气的体积比优选为(3、)(92 97)。所述高温碳化的温度优选为100°c 800°C，所述高温碳化的时间优选为8tTl5h。具体的，将得到的复合微球置于惰性气氛中，f 3小时内由室温加热至150 0C 250 °C，然后在I 3小时内升温至300 °C 500 °C，最后在I 2小时升温至6000C 800°C，并保温5 10小时，然后冷却至室温，将产物进行洗涤、干燥，得到多孔碳球。对制备得到的多孔碳球进行形貌检测、粒径分布检测和孔径分布检测，结果表明，本发明提供的多孔碳球为微米尺寸，且尺寸均匀，分散性良好，具有较大的比表面积和分等级的孔径，其比表面积为360m2/g 390m2/g，其孔体积为O. 09cm3/g O. 15cm3/g。本发明将含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液与葡甲胺的水溶液混合、反应，得到功能化的多孔高分子微球；再将其与糖类化合物的水溶液混合、反应，得到复合微球；然后在惰性气体中进行高温碳化，得到多孔碳球。本发明采用微米尺寸的含环氧基团的多孔高分子微球为模板，在经过葡甲胺表面修饰之后，模板的孔结构得到保留，且表面引入了大量的羟基，能够吸附糖类化合物水热过程中衍生的各级寡聚物，使得糖类化合物在模板球的孔道内和表面进行脱水聚合芳香化，避免糖类化合物二次成核而形成小球，从而使制备的多孔碳球尺寸均匀且分散性良好；同时，本发明使用的多孔高分子微球模板的孔径为等级分布，其与糖类化合物形成的复合微球在经过碳化处理后，产生了小介孔及微孔，使得制备的微球具有分等级孔。为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的多孔碳球的制备方法进行详细描述。实施例1将600mL水和Ig氯化钠混合于500mL三颈圆底烧瓶中，然后在氮气保护下30min内加入70mL苯乙烯，将反应体系温度加热至60°C，加入O. 7g过硫酸钾，搅拌反应24h，得到聚苯乙烯混合物，将得到的混合物离心lOmin，固体经反复水洗后，60°C干燥过夜，得到高分子微球。`将得到的高分子微球6. Sg溶于77mL水中，得到高分子微球乳胶粒子，然后与由77mL水、13. 5mLl_氯代十二烷和O. 2g十二烷基硫酸钠形成的乳液混合，然后加入6mL水和ISmL丙酮，40°C搅拌反应10h，反应结束后通过真空旋蒸除去丙酮；然后于40°C，边搅拌边向体系中加入240g甲基丙烯酸缩水甘油酯，160g乙二醇二甲基丙烯酸酯，400g邻苯二甲酸二乙酯和Ig过氧化苯甲酰，2h内加完，然后将反应体系温度升至80V，反应10h，反应结束后，将反应体系冷至室温，过滤，将固体用水、丙酮和乙醇反复清洗，真空干燥，得到含有环氧基团的多孔高分子微球。对制备的多孔高分子微球进行形貌检测，结果表明，制备的多孔高分子微球的粒径为4. 03 μ m,其比表面积为72m2 · g'孔体积为O. 42cm3 · g'孔径为54nm。实施例2将IOg实施例1制备的多孔高分子微球超声分散于IOOmL乙醇中得到多孔高分子微球的分散液，同时将20g葡甲胺溶于120mL去离子水中形成葡甲胺水溶液，然后将多孔高分子微球的分散液和葡甲胺水溶液混合均匀，机械搅拌，60°C保温反应20小时，反应结束后，将反应体系冷却至室温，抽滤，固体用去离子水洗涤并干燥，得到功能化的多孔高分子微球。将8g葡萄糖溶于25mL去离子水中形成葡萄糖水溶液，再加入功能化的多孔高分子微球lg，超声分散得到混合液，然后将混合液转入反应釜中，180°c保温反应24小时，反应结束后，反应体系冷却至室温，将产物抽滤，固体用乙醇和水洗涤并干燥，得到复合微球；将得到的复合微球置于惰性气氛(H2/Ar=5/95体积比)中，2小时内由室温加热至200°C，然后在2小时内升温至400°C，最后在1. 5小时升温至700°C，并保温5小时，然后冷却至室温，将产物进行洗涤、干燥，得到多孔碳球。通过扫描电镜对制备的多孔碳球进行形貌检测，结果如图1、图2和图3所示，图1是本发明实施例2制备的多孔碳球的扫描电镜图；图2是本发明实施例2制备的多孔碳球内部的扫描电镜图；图3是本发明实施例2制备的多孔碳球表面的扫描电镜图。由图1、图2和图3可知，本发明制备的多孔碳球尺寸均匀，且分散性良好，其内部具有孔道结构。采用粒度分析仪对制备的多孔碳球进行粒径分布测试，结果见图4，图4是本发明实施例2制备的多孔碳球的粒径分布图，由图4可知，本发明提供的多孔碳球尺寸约为3. 8微米。 采用Micromeritics Tristar ΙΙ3020ν1· 03型分析仪对本发明实施例2制备的多孔碳球进行孔径分布测试，测试条件如下100°c下真空干燥除气12小时，液氮温度(77K)下进行氮气吸附-解吸附测试，采用Barrett-Joyner-Halenda(BJH)模型计算微球的孔径分布，采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法计算微球比表面积,结果见图5和图6,图5是本发明实施例2制备的多孔碳球的氮气吸附-解吸附等温线；图6是本发明实施例2制备的多孔碳球的孔径分布图；由图6可知，本发明提供的多孔碳球具有分等级的孔，计算结果显示制备的多孔碳球比表面积为370m2/g,孔体积为O.1OcmVgo实验结果表明，本发明提供的多孔碳球为微米尺寸，且尺寸均匀，分散性良好，具有较大的比表面积和分等级的孔径。实施例3将IOg实施例1制备的多孔高分子微球超声分散于IOOmL乙醇中得到多孔高分子微球的分散液，同时将20g葡甲胺溶于120mL去离子水中形成葡甲胺水溶液，然后将多孔高分子微球的分散液和葡甲胺水溶液混合均匀，机械搅拌，60°C保温反应20小时，反应结束后，将反应体系冷却至室温，抽滤，固体用去离子水洗涤并干燥，得到功能化的多孔高分子微球。将12g葡萄糖溶于25mL去离子水中形成葡萄糖水溶液，再加入功能化的多孔高分子微球lg，超声分散得到混合液，然后将混合液转入反应釜中，180°C保温反应24小时，反应结束后，反应体系冷却至室温，将产物抽滤，固体用乙醇和水洗涤并干燥，得到复合微球；将得到的复合微球置于惰性气氛(H2/Ar=5/95体积比)中，2小时内由室温加热至200°C，然后在2小时内升温至400°C，最后在1. 5小时升温至700°C，并保温5小时，然后冷却至室温，将产物进行洗涤、干燥，得到多孔碳球。按照实施例2的方法对制备的多孔碳球进行形貌检测，结果表明，本发明制备的多孔碳球尺寸均匀，且分散性良好，其内部具有孔道结构。按照实施例2的方法对制备的多孔碳球进行粒径分布测试，结果表明，本发明提供的多孔碳球为微米尺寸。按照实施例2的方法对本发明实施例3制备的多孔碳球进行孔径分布测试，结果表明，本发明提供的多孔碳球具有分等级的孔，其比表面积为390m2/g，孔体积为O. 15cm3/g°实验结果表明，本发明提供的多孔碳球为微米尺寸，且尺寸均匀，分散性良好，具有较大的比表面积和分等级的孔径。实施例4将IOg实施例1制备的多孔高分子微球超声分散于IOOmL乙醇中得到多孔高分子微球的分散液，同时将20g葡甲胺溶于120mL去离子水中形成葡甲胺水溶液，然后将多孔高分子微球的分散液和葡甲胺水溶液混合均匀，机械搅拌，60°C保温反应20小时，反应结束后，将反应体系冷却至室温，抽滤，固体用去离子水洗涤并干燥，得到功能化的多孔高分子微球。将16g葡萄糖溶于25mL去离子水中形成葡萄糖水溶液，再加入功能化的多孔高分子微球lg，超声分散得到混合液，然后将混合液转入反应釜中，180°C保温反应24小时，反应结束后，反应体系冷却至室温，将产物抽滤，固体用乙醇和水洗涤并干燥，得到复合微球；将得到的复合微球置于惰性气氛(H2/Ar=5/95体积比)中，2小时内由室温加热至200°C，然后在2小时内升温至400°C，最后在1. 5小时升温至700°C，并保温5小时，然后冷却至室温，将产物进行洗涤、干燥，得到多孔碳球。按照实施例2的方法对制备的多孔碳球进行形貌检测，结果表明，本发明制备的多孔碳球尺寸均匀，且分散性良好，其内部具有孔道结构。按照实施例2的方法对制备的多孔碳球进行粒径分布测试，结果表明，本发明提供的多孔碳球为微米尺寸。按照实施例2的方法对本发明实施例4制备的多孔碳球进行孔径分布测试，结果表明，本发明提供的多孔碳球具有分等级的孔，其比表面积为360m2/g，孔体积为O. 12cm3/g° 实验结果表明，本发明提供的多孔碳球为微米尺寸，且尺寸均匀，分散性良好，具有较大的比表面积和分等级的孔径。实施例5将IOg实施例1制备的多孔高分子微球超声分散于IOOmL乙醇中得到多孔高分子微球的分散液，同时将20g葡甲胺溶于120mL去离子水中形成葡甲胺水溶液，然后将多孔高分子微球的分散液和葡甲胺水溶液混合均匀，机械搅拌，60°C保温反应20小时，反应结束后，将反应体系冷却至室温，抽滤，固体用去离子水洗涤并干燥，得到功能化的多孔高分子微球。将Sg蔗糖溶于25mL去离子水中形成蔗糖水溶液，再加入功能化的多孔高分子微球lg，超声分散得到混合液，然后将混合液转入反应釜中，180°C保温反应24小时，反应结束后，反应体系冷却至室温，将产物抽滤，固体用乙醇和水洗涤并干燥，得到复合微球；将得到的复合微球置于惰性气氛(H2/Ar=5/95体积比)中，2小时内由室温加热至200°C，然后在2小时内升温至400°C，最后在1. 5小时升温至700°C，并保温5小时，然后冷却至室温，将产物进行洗涤、干燥，得到多孔碳球。按照实施例2的方法对制备的多孔碳球进行形貌检测，结果表明，本发明制备的多孔碳球尺寸均匀，且分散性良好，其内部具有孔道结构。
按照实施例2的方法对制备的多孔碳球进行粒径分布测试，结果表明，本发明提供的多孔碳球为微米尺寸。按照实施例2的方法对本发明实施例5制备的多孔碳球进行孔径分布测试，结果表明，本发明提供的多孔碳球具有分等级的孔，其比表面积为360m2/g，孔体积为O. 09cm3/g°
实验结果表明，本发明提供的多孔碳球为微米尺寸，且尺寸均匀，分散性良好，具有较大的比表面积和分等级的孔径。由上述实施例及比较例可知，本发明采用微米尺寸的多孔高分子微球为模板，经葡甲胺进行表面修饰，然后与葡萄糖或蔗糖聚合，高温碳化后得到多孔碳球，制备的多孔碳球为微米尺寸，且尺寸均匀，分散性良好，具有较大的比表面积和分等级的孔径。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.ー种多孔碳球的制备方法,其特征在于,包括 A)将含有环氧基团的多孔高分子微球的こ醇分散液与葡甲胺的水溶液混合、反应，得到功能化的多孔高分子微球； B)将步骤A)得到的功能化的多孔高分子微球与糖类化合物的水溶液混合、反应，得到复合微球； C)将步骤B)得到的复合微球在惰性气体中进行高温碳化，得到多孔碳球。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有环氧基团的多孔高分子微球的粒径为3 u m 5 u m,孔径为40nm 60nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有环氧基团的多孔高分子微球与葡甲胺的质量比为1:广3。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能化的多孔高分子微球与糖类化合物的质量比为1:8 16。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糖类化合物选自蔗糖和葡萄糖中的任意ー种或两种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糖类化合物的水溶液的浓度为0.36g/mL 0. 60g/mL。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液浓度为0. 025g/mL 0. 2g/mL。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A)中，所述反应的温度优选为400C 80°C，所述反应的时间优选为15h 24h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B)中，所述反应的温度优选为1500C 200°C，所述反应的时间优选为20h 30h。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C)中，所述高温碳化的温度优选为100°C 800°C，所述高温碳化的时间优选为8tTl5h。
全文摘要
本发明将含有环氧基团的多孔高分子微球的乙醇分散液与葡甲胺的水溶液混合、反应，得到功能化的多孔高分子微球；再将其与糖类化合物的水溶液混合、反应，得到复合微球；然后在惰性气体中进行高温碳化，得到多孔碳球。本发明采用微米尺寸的含环氧基团的多孔高分子微球为模板，在经过葡甲胺表面修饰之后，模板的孔结构得到保留，且表面引入了大量的羟基，能够吸附糖类化合物水热过程中衍生的各级寡聚物，使得糖类化合物在模板球的孔道内和表面进行脱水聚合芳香化，避免糖类化合物二次成核而形成小球，从而使制备的多孔碳球尺寸均匀且分散性良好；同时，本发明使用的多孔高分子微球模板的孔径为等级分布，从而使制备的微球具有分等级孔。
文档编号C01B31/02GK103043649SQ20121058558
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月30日 优先权日2012年12月30日
发明者王勇, 陈江来, 任连兵, 腾超, 江必旺, 赵劲 申请人:北京大学深圳研究生院