空心碳球納米材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空心碳球納米材料及其制備方法，屬于無機(jī)材料領(lǐng)域。所述方法以可控制備的納米聚苯乙烯粒子為模板，通過在納米聚苯乙烯粒子表面包覆有機(jī)聚合物涂層后再經(jīng)高溫去除模板劑的方法得到空心和碳層厚度均可調(diào)控的空心碳球納米材料。所述方法簡便易行，經(jīng)濟(jì)合理，適合工業(yè)生產(chǎn)，且空心碳球的大小及外殼厚度均可以調(diào)控。
【專利說明】空心碳球納米材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空心碳球納米材料及其制備方法，屬于無機(jī)材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，關(guān)于碳材料的微觀形貌改性成為研究的熱潮。其中中空的碳納米球(HCSs)由于具有獨(dú)特的性能，如高的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性能和熱穩(wěn)定性等備受研究者關(guān)注。HCSs在各種領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，如吸附，鋰離子電池，燃料電池和催化，也可以作為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單元，如用作煙火藥劑的碳材料部分。近年來，科學(xué)工作者一直以很大的努力致力于HCSs的合成。然而，大多數(shù)HCSs的制備方法比較復(fù)雜，因此，非常不利于工業(yè)上大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。
[0003]在文獻(xiàn)“HollowCarbon Nanospheres with a High Rate Capability forLithium-Based Batteries.Chemsuschem5 (2012) 400-403，，中，Tang K, White Robin J., MuX.通過持續(xù)水熱的方法以葡萄糖為原料制空心碳團(tuán)簇，并將其應(yīng)用于鋰電池中，顯示具有很高的比容和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。但是此方法不能很好的控制空心碳球的生長。
[0004]在文獻(xiàn)“ Easy synthesis of hollow core,bimodal mesoporous shell carbonnanospheres and their application in supercapacitor.Chemical Communications47(2011) 12364-12366”中，You B，Yang J，Sun YQj Su QD以二氧化硅為模板合成空心碳球，但是二氧化硅的制備和去除都非常復(fù)雜。
[0005]在文 獻(xiàn) “Preparat ion of amphiphilic hollow carbonnanosphere loaded insulin for oral delivery.Colloids and SurfacesB:Biointerfaces2013;103，238-243” 中，Moorthy Gj Thangavel Pj Muniram S，Lonchin S成功制備了空心碳球，并將其應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。但合成過程需要很多時間而且步驟繁多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種空心碳球納米材料及其制備方法，所述方法簡便易行，經(jīng)濟(jì)合理，適合工業(yè)生產(chǎn)，且空心碳球的大小及外殼厚度均可以調(diào)控。
[0007]本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種空心碳球納米材料,所述材料為中空球形，中空芯直徑為300-1500納米,外殼厚度為10-100納米。
[0009]所述空心碳球納米材料的制備方法，步驟如下:
[0010]( I)納米聚苯乙烯粒子的合成
[0011]聚(N-乙烯基吡咯烷酮)溶解在裝有無水乙醇的燒瓶中，得到溶液A，將所述燒瓶置于20-70°C水浴條件下，并以120rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械攪拌；將2，2’ -偶氮(異丁腈)溶解在苯乙烯中，得到溶液B ;機(jī)械攪拌 30分鐘后，將溶液B逐滴加入所述燒瓶中；將乙二醇二甲基丙烯酸酯溶解在苯乙烯和無水乙醇的混合溶液中，得到溶液C ;滴加完溶液BI小時后，將溶液C逐滴加入所述燒瓶中；滴加完溶液C6小時后,將溶液D逐滴加入到所述燒瓶中；滴加完溶液D12-24小時后，收集得到納米聚苯乙烯粒子；
[0012](2)包覆的聚苯乙烯納米球的合成
[0013]將步驟(1)中制備的納米聚苯乙烯粒子分散在去離子水中，然后加入苯酚和六亞甲基四胺的水溶液中，得到混合溶液；攪拌5分鐘后，將混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在80-220°C加熱1-9小時；先用水離心洗滌2-10次，再用無水乙醇離心洗滌2-10次后收集得到包覆的聚苯乙烯納米球；
[0014](3)空心碳納米球的合成
[0015]在氮?dú)夥諊?，將步驟(2)中制備的包覆的聚苯乙烯納米球以2_20°C ?mirT1的加熱速率從室溫升溫至60-300°C，在該溫度下保持1-10小時；接著再以2-20°C.mirT1的加熱速率升溫至400-1000°C，在該溫度下保持1-10小時；冷卻后即得本發(fā)明所述的空心碳球納米材料；
[0016]其中，步驟(1)的反應(yīng)一直保持在20_70°C水浴和120rpm的機(jī)械攪拌下進(jìn)行；
[0017]步驟(1)所述溶液A中聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和無水乙醇的質(zhì)量比為1:(0.5-80)；
[0018]步驟(1)所述溶液B中2，2’-偶氮(異丁腈)和苯乙烯的質(zhì)量比為(0.01-0.1):1 ;且溶液B中2，2’ -偶氮(異丁腈)和溶液A中聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的質(zhì)量比為(0.25-0.5):I ;
[0019]步驟(1)所述溶液C中乙二醇二甲基丙烯酸酯與苯乙烯、乙二醇二甲基丙烯酸酯與無水乙醇的質(zhì)量比均為(0.005-0.5):1 ;且溶液C中乙二醇二甲基丙烯酸酯和溶液A中聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的質(zhì)量`比為1: (1-8)；
[0020]步驟(1)所述溶液D為甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的均勻溶液，甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的質(zhì)量比為(0.125-1.5):1 ;且溶液D中甲基丙烯酸乙二醇酯和溶液A中聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的質(zhì)量比為(0.625-1):1 ；
[0021]步驟(2)中去離子水的加入量以能夠使納米聚苯乙烯粒子充分分散為準(zhǔn)；
[0022]步驟(2)所述苯酚和六亞甲基四胺的水溶液中ImL溶液含有0.001-0.5g苯酚和
0.001-0.5g六亞甲基四胺；納米聚苯乙烯粒子和苯酚的質(zhì)量比為(0.03-0.75):10
[0023]有益效果
[0024](I)本發(fā)明所述的制備方法簡便易行，且所采用的無機(jī)材料均常見易得，經(jīng)濟(jì)合理，適合工業(yè)上大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。
[0025](2)本發(fā)明所述制備方法中聚苯乙烯粒子的大小可以通過水浴溫度和反應(yīng)時間進(jìn)行調(diào)控，而空心碳球以聚苯乙烯粒子為模板合成，所以空心碳球的大小可以進(jìn)行調(diào)控。
[0026](3)本發(fā)明所述制備方法步驟(2)中加入模板聚苯乙烯粒子的量可以控制包覆層的厚度，所以空心碳球的外殼厚度可以進(jìn)行調(diào)控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為實(shí)施例1中合成的聚苯乙烯粒子的透射電鏡(TEM)照片(800nm標(biāo)尺下)；
[0028]圖2為實(shí)施例1中合成的聚苯乙烯粒子的透射電鏡照片(200nm標(biāo)尺下)；
[0029]圖3為實(shí)施例1中包覆的聚苯乙烯納米球的透射電鏡照片(200nm標(biāo)尺下)；
[0030]圖4為實(shí)施例1中包覆的聚苯乙烯納米球的透射電鏡照片(50nm標(biāo)尺下)；[0031]圖5為實(shí)施例1中空心碳納米球的透射電鏡照片(800nm標(biāo)尺下)；
[0032]圖6為實(shí)施例1中空心碳納米球的透射電鏡照片(200nm標(biāo)尺下)；
[0033]圖7為實(shí)施例1中合成空心碳球的X射線衍射(XRD)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。
[0035]實(shí)施例1
[0036](I)納米聚苯乙烯粒子的合成
[0037]2g聚(N-乙烯基吡咯烷酮)溶解在裝有IOg無水乙醇的燒瓶中，得到溶液A，將所述燒瓶置于70°C水浴條件下，以120rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械攪拌；將0.5g2, 2’ -偶氮(異丁腈)溶解在12.5g苯乙烯中，得到溶液B。機(jī)械攪拌30分鐘后，將溶液B逐滴加入所述燒瓶中；將0.25g乙二醇二甲基丙烯酸酯溶解在12.5g苯乙烯和37.5g無水乙醇的混合溶液中，得到溶液C。滴加完溶液BI小時后，將溶液C逐滴加入所述燒瓶中；滴加完溶液C6小時后，將1.25g甲基丙烯酸乙二醇酯和IOg無水乙醇的均勻溶液逐滴加入到所述燒瓶中；滴加完甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的均勻溶24小時后收集得到納米聚苯乙烯粒子；本步驟反應(yīng)中一直保持在70°C水浴條件下機(jī)械攪拌。
[0038](2)包覆的聚苯乙烯納米球的合成
[0039]將步驟(1)中制備的150mg納米聚苯乙烯粒子分散在50mL去離子水中，然后加入含有0.2g苯酚和0.15g六亞甲`基四胺的20mL水溶液中，得到混合溶液；攪拌5分鐘后，將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在160°C加熱4小時；先用60mL水離心洗滌10次，再用60mL無水乙醇離心洗滌10次后收集得到包覆的聚苯乙烯納米球；
[0040](3)空心碳納米球的合成
[0041]氮?dú)夥諊?，將步驟(2)中制備的包覆的聚苯乙烯納米球以10°C mirT1的加熱速率從室溫升溫至120°C，在該溫度下保持5小時；接著再以15°C mirT1的加熱速率升溫至900°C，在該溫度下保持3小時；冷卻后獲得本發(fā)明所述的空心碳球納米材料。
[0042]圖1-6是每一步驟合成的產(chǎn)品的透射電鏡照片。從圖1-2可以看出，步驟(1)制備的聚苯乙烯粒子具有均勻的大小(500-1500nm)。圖3_4顯示出步驟(2)中包覆的聚苯乙烯納米球的TEM照片；包覆的聚苯乙烯納米球的直徑相比步驟(1)制備的聚苯乙烯粒子有所增加，從而說明聚苯乙烯粒子的表面包覆成功；包覆層的厚度估計(jì)約為15~30nm。在該聚合物煅燒后，空心碳納米球生成，如圖5-6所示，中空芯直徑為300-1500納米，外殼厚度為10-100納米。圖7顯示了空心碳納米球的XRD圖譜；衍射峰位置大約在2 Θ =22°和43°，對應(yīng)石墨結(jié)構(gòu)的(002)和(110)晶面。它證實(shí)了空心碳納米球的結(jié)構(gòu)。
[0043]實(shí)施例2
[0044]( I)納米聚苯乙烯粒子的合成
[0045]Ig聚(N-乙烯基吡咯烷酮)溶解在裝有80g無水乙醇的燒瓶中，得到溶液A，將所述燒瓶置于40°C水浴條件下，以120rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械攪拌；將0.5g2, 2’ -偶氮(異丁腈)溶解在50g苯乙烯中，得到溶液B。機(jī)械攪拌30分鐘后，將溶液B逐滴加入所述燒瓶中；將
0.25g乙二醇二甲基丙烯酸酯溶解在50g苯乙烯和50g無水乙醇的混合溶液中，得到溶液C。滴加完溶液BI小時后，將溶液C逐滴加入所述燒瓶中；滴加完溶液C6小時后，將Ig甲基丙烯酸乙二醇酯和Ig無水乙醇的均勻溶液逐滴加入到所述燒瓶中；滴加完甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的均勻溶液12小時后收集得到納米聚苯乙烯粒子；本步驟反應(yīng)中一直保持在40°C水浴條件下機(jī)械攪拌。
[0046](2)包覆的聚苯乙烯納米球的合成
[0047]將步驟(1)中制備的50mg納米聚苯乙烯粒子分散在IOmL去離子水中，然后加入含有0.1g苯酚和0.1g六亞甲基四胺的IOOmL水溶液中，得到混合溶液；攪拌5分鐘后，將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在80°C加熱I小時；先用50mL水離心洗滌2次，再用50mL無水乙醇離心洗滌2次后收集得到包覆的聚苯乙烯納米球；
[0048](3)空心碳納米球的合成
[0049]氮?dú)夥諊?，將步驟(2)中制備的包覆的聚苯乙烯納米球以2°C mirT1的加熱速率從室溫升溫至60°C，在該溫度下保持I小時；接著再以2V mirT1的加熱速率升溫至400°C，在該溫度下保持I小時；冷卻后獲得本發(fā)明所述的空心碳球納米材料。
[0050]透射電鏡測試可以清楚的看到空心碳納米球的結(jié)構(gòu)和合成過程。
[0051]實(shí)施例3
[0052]( I)納米聚苯乙烯粒子的合成
[0053]IOg聚(N-乙烯基吡咯烷酮)溶解在裝有5g無水乙醇的燒瓶中，得到溶液A，將所述燒瓶置于50°C水浴條件下，以120rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械攪拌；將5g2，2’ -偶氮(異丁腈)溶解在50g苯乙烯中，得到溶液B。機(jī)械攪拌30分鐘后，將溶液B逐滴加入所述燒瓶中；將5g乙二醇二甲基丙烯酸酯溶解在IOg苯乙烯和IOg無水乙醇的混合溶液中，得到溶液C。滴加完溶液BI小時后，將溶液C逐滴加入所述燒瓶中；滴加完溶液C6小時后，將IOg甲基丙烯酸乙二醇酯和IOg無水乙醇的均勻溶液逐滴加入到所述燒瓶中；滴加完甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的均勻溶液24小時后收集得到納米聚苯乙烯粒子；本步驟反應(yīng)中一直保持在50°C水浴條件下機(jī)械攪拌。
[0054](2)包覆的聚苯乙烯納米球的合成
[0055]將步驟(1)中制備的150mg納米聚苯乙烯粒子分散在IOOmL去離子水中，然后加入含有5g苯酚和5g六亞甲基四胺的IOmL水溶液中，得到混合溶液；攪拌5分鐘后，將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在220°C加熱9小時；先用55mL水離心洗滌10次，再用55mL無水乙醇離心洗滌10次后收集得到包覆的聚苯乙烯納米球；
[0056](3)空心碳納米球的合成
[0057]氮?dú)夥諊拢瑢⒉襟E(2)中制備的包覆的聚苯乙烯納米球以20°C mirT1的加熱速率從室溫升溫至300°C，在該溫度下保持10小時；接著再以20°C mirT1的加熱速率升溫至1000°C，在該溫度下保持10小時；冷卻后獲得本發(fā)明所述的空心碳球納米材料。
[0058]透射電鏡測試可以清楚的看到空心碳納米球的結(jié)構(gòu)和合成過程。
[0059]實(shí)施例4
[0060]( I)納米聚苯乙烯粒子的合成
[0061]3g聚(N-乙烯基吡咯烷酮)溶解在裝有20g無水乙醇的燒瓶中，得到溶液A，將所述燒瓶置于60°C水浴條件下，以120rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械攪拌；將lg2，2’ -偶氮(異丁腈)溶解在20g苯乙烯中，得到溶液B。機(jī)械攪拌30分鐘后，將溶液B逐滴加入所述燒瓶中Jflg乙二醇二甲基丙烯酸酯溶解在20g苯乙烯和30g無水乙醇的混合溶液中，得到溶液C。滴加完溶液BI小時后，將溶液C逐滴加入所述燒瓶中；滴加完溶液C6小時后，將3g甲基丙烯酸乙二醇酯和2g無水乙醇的均勻溶液逐滴加入到所述燒瓶中；滴加完甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的均勻溶液15小時后收集得到納米聚苯乙烯粒子；本步驟反應(yīng)中一直保持在60°C水浴條件下機(jī)械攪拌。
[0062](2)包覆的聚苯乙烯納米球的合成
[0063]將步驟(1)中制備的60mg納米聚苯乙烯粒子分散在30mL去離子水中，然后加入含有0.5g苯酚和2g六亞甲基四胺的30mL水溶液中，得到混合溶液；攪拌5分鐘后，將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在100°C加熱3小時；先用50mL水離心洗滌3次，再用50mL無水乙醇離心洗滌3次后收集得到包覆的聚苯乙烯納米球；
[0064](3)空心碳納米球的合成
[0065]氮?dú)夥諊拢瑢⒉襟E(2)中制備的包覆的聚苯乙烯納米球以10°C mirT1的加熱速率從室溫升溫至200°C，在該溫度下保持6小時；接著再以10°C mirT1的加熱速率升溫至600°C，在該溫度下保持5小時；冷卻后獲得本發(fā)明所述的空心碳球納米材料。
[0066]透射電鏡測試可以清楚的看到空心碳納米球的結(jié)構(gòu)和合成過程。
[0067]實(shí)施例5
[0068]( I)納米聚苯乙烯粒子的合成
[0069]5g聚(N-乙烯基吡咯烷酮)溶解在裝有60g無水乙醇的燒瓶中，得到溶液A，將所述燒瓶置于20°C水浴條件下，以120rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械攪拌；將2g2，2’ -偶氮(異丁腈)溶解在30g苯乙烯中，得到溶液B。機(jī)械攪拌30分鐘后，將溶液B逐滴加入所述燒瓶中；將5g乙二醇二甲基丙烯酸酯溶解在30g苯乙烯和20g無水乙醇的混合溶液中，得到溶液C。滴加完溶液BI小時后，將溶液C逐滴 加入所述燒瓶中；滴加完溶液C6小時后，將5g甲基丙烯酸乙二醇酯和7g無水乙醇的均勻溶液逐滴加入到所述燒瓶中；滴加完甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的均勻溶液16小時后收集得到納米聚苯乙烯粒子；本反步驟應(yīng)中一直保持在20°C水浴條件下機(jī)械攪拌。
[0070](2)包覆的聚苯乙烯納米球的合成
[0071 ] 將步驟(1)中制備的70mg納米聚苯乙烯粒子分散在50mL去離子水中，然后加入含有2g苯酚和3g六亞甲基四胺的60mL水溶液中，得到混合溶液；攪拌5分鐘后，將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在120°C加熱8小時；先用60mL水離心洗滌5次，再用60mL無水乙醇離心洗滌5次后收集得到包覆的聚苯乙烯納米球；
[0072](3)空心碳納米球的合成
[0073]氮?dú)夥諊?，將步驟(2)中制備的包覆的聚苯乙烯納米球以ISOmirT1的加熱速率從室溫升溫至250°C，在該溫度下保持7小時；接著再以6°C mirT1的加熱速率升溫至700°C，在該溫度下保持7小時；冷卻后獲得本發(fā)明所述的空心碳球納米材料。
[0074]透射電鏡測試可以清楚的看到空心碳納米球的結(jié)構(gòu)和合成過程。
[0075]實(shí)施例6
[0076](I)納米聚苯乙烯粒子的合成
[0077]8g聚(N-乙烯基吡咯烷酮)溶解在裝有70g無水乙醇的燒瓶中，得到溶液A，將所述燒瓶置于60°C水浴條件下，以120rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械攪拌；將4g2，2’ -偶氮(異丁腈)溶解在40g苯乙烯中，得到溶液B。機(jī)械攪拌30分鐘后，將溶液B逐滴加入所述燒瓶中；將4g乙二醇二甲基丙烯酸酯溶解在40g苯乙烯和40g無水乙醇的混合溶液中，得到溶液C。滴加完溶液BI小時后，將溶液C逐滴加入所述燒瓶中；滴加完溶液C6小時后，將7g甲基丙烯酸乙二醇酯和6g無水乙醇的均勻溶液逐滴加入到所述燒瓶中；滴加完甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的均勻溶液19小時后收集得到納米聚苯乙烯粒子；本步驟反應(yīng)中一直保持在60°C水浴條件下機(jī)械攪拌。
[0078](2)包覆的聚苯乙烯納米球的合成
[0079]將步驟(1)中制備的120mg納米聚苯乙烯粒子分散在90mL去離子水中，然后加入含有4g苯酚和4g六亞甲基四胺的SOmL水溶液中，得到混合溶液；攪拌5分鐘后，將溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在200°C加熱7小時；先用50mL水離心洗滌9次，再用50mL無水乙醇離心洗滌9次后收集得到包覆的聚苯乙烯納米球；
[0080](3)空心碳納米球的合成
[0081]氮?dú)夥諊?，將步驟(2)中制備的包覆的聚苯乙烯納米球以5°C mirT1的加熱速率從室溫升溫至200°C，在該溫度下保持8小時；接著再以3°C mirT1的加熱速率升溫至800°C，在該溫度下保持9小時；冷卻后獲得本發(fā)明所述的空心碳球納米材料。
[0082]透射電鏡測試可以清楚的看到空心碳納米球的結(jié)構(gòu)和合成過程。
[0083]本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種空心碳球納米材料，其特征在于，所述材料為中空球形，中空芯直徑為300-1500納米，外殼厚度為10-100納米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空心碳球納米材料的制備方法，其特征在于，所述方法步驟如下: (1)納米聚苯乙烯粒子的合成 聚(N-乙烯基吡咯烷酮)溶解在裝有無水乙醇的燒瓶中，得到溶液A，將所述燒瓶置于20-70°C水浴條件下，并以120rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械攪拌；將2，2’ -偶氮溶解在苯乙烯中，得到溶液B ;機(jī)械攪拌30分鐘后，將溶液B逐滴加入所述燒瓶中；將乙二醇二甲基丙烯酸酯溶解在苯乙烯和無水乙醇的混合溶液中，得到溶液C ;滴加完溶液BI小時后，將溶液C逐滴加入所述燒瓶中；滴加完溶液C6小時后,將溶液D逐滴加入到所述燒瓶中；滴加完溶液D12-24小時后，收集得到納米聚苯乙烯粒子； (2)包覆的聚苯乙烯納米球的合成 將步驟(1)中制備的納米聚苯乙烯粒子分散在去離子水中，然后加入苯酚和六亞甲基四胺的水溶液中，得到混合溶液；攪拌，將混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在80-220°C加熱；先用水離心洗滌，再用無水乙醇離心洗滌后收集得到包覆的聚苯乙烯納米球； (3)空心碳納米球的合成 在氮?dú)夥諊?，將步驟(2)中制備的包覆的聚苯乙烯納米球以2-20°C ^mirT1的加熱速率從室溫升溫至60-300°C，在該溫度下保持1-10小時；接著再以2-20°C.mirT1的加熱速率升溫至400-1000°`C，在該溫度下保持1-10小時；冷卻后即得所述的空心碳球納米材料； 步驟(1)所述溶液A中聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和無水乙醇的質(zhì)量比為1:(0.5-80)； 步驟(1)所述溶液B中2，2’-偶氮和苯乙烯的質(zhì)量比為(0.01-0.1):1 ;且溶液B中2，2’ -偶氮和溶液A中聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的質(zhì)量比為(0.25-0.5):1; 步驟(1)所述溶液C中乙二醇二甲基丙烯酸酯與苯乙烯、乙二醇二甲基丙烯酸酯與無水乙醇的質(zhì)量比均為(0.005-0.5):1;且溶液C中乙二醇二甲基丙烯酸酯和溶液A中聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的質(zhì)量比為1: (1-8)； 步驟(1)所述溶液D為甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的均勻溶液，甲基丙烯酸乙二醇酯和無水乙醇的質(zhì)量比為(0.125-1.5):1 ;且溶液D中甲基丙烯酸乙二醇酯和溶液A中聚(N-乙烯基吡咯烷酮)的質(zhì)量比為(0.625-1):1 ； 步驟(2)所述苯酚和六亞甲基四胺的水溶液中ImL溶液含有0.001-0.5g苯酚和0.001-0.5g六亞甲基四胺；納米聚苯乙烯粒子和苯酚的質(zhì)量比為(0.03-0.75):10
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空心碳球納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)的反應(yīng)一直保持在20-70°C水浴和120rpm的機(jī)械攪拌下進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空心碳球納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中去離子水的加入量以能夠使納米聚苯乙烯粒子充分分散為準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空心碳球納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，在80-220°C加熱時間在I小時以上。
【文檔編號】B01J13/02GK103864052SQ201410090731
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】韓志躍, 杜志明, 趙志華, 趙林雙, 叢曉民, 李增義 申請人:北京理工大學(xué)