基于水熱碳制備單-多層空心材料及其性能研究.pdf

1、近年來，由于空心球材料具有形貌可控、密度低、比表面積大、化學及熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在藥物運輸、納米反應器、超雙疏表面、催化和能量存儲等領域具有廣闊的應用前景。為使空心球材料擁有最佳的物理和化學性能，并能夠應用于各種領域，多種類型的空心球材料被通過各種途徑制備了出來。
　　本文以水熱碳球為模板制備了C@SiO2@F涂層和h-SiO2@F涂層，并研究了其超雙疏性能;同時，基于水熱碳制備了MgO核殼空心球和MgO/Pt多層空心球，并研究了

2、其電化學性能，最后對MgO/Pt多層空心球的形成機理進行了探究。具體內(nèi)容如下:
　　(1)以交聯(lián)水熱碳球為模板，使用凝膠溶膠法在交聯(lián)碳球表面包覆一層SiO2，得到C@SiO2，將該產(chǎn)物在空氣氛圍下煅燒完全去除碳模板，得到空心SiO2球(h-SiO2)。將C@SiO2和h-SiO2噴涂到載玻片上，在涂層表面修飾一層低表面能物質后得到C@SiO2@F涂層和h-SiO2@F涂層。通過調節(jié)葡萄糖和TEOS濃度，可以得到具有不同微納分級結構

3、和空腔大小的涂層，使用水和十六烷作為測試液體，對其疏水疏油性能進行測試，探究不同微納分級結構和空腔結構對超雙疏性能的影響。結果表明:相比于C@SiO2@F涂層，對應的h-SiO2@F涂層展現(xiàn)了更加優(yōu)異的超雙疏性能;使用0.10g由1.0M葡萄糖溶液制備的水熱碳球作為模板，TEOS濃度為20mg mL-1時，在此條件下制備的h-SiO2樣品具有最佳的微納分級結構和空腔大小，對應的h-SiO2@F涂層超雙疏性能最好。
　　(2)使用無

4、模板法制備了MgO核殼空心球和MgO/Pt多層空心球，通過兩步處理，首先通過水熱反應制備C-MgCO3復合物或Pt-C-MgCO3復合物，然后煅燒去除含碳組分即可得到MgO核殼空心球或MgO/Pt多層空心球。通過SEM、TEM、HRTEM、XPS、HAADF-SEM和N2吸脫附測試等方法對MgO/Pt多層空心球的結構及元素組成進行了表征及分析，并對其電化學性能進行了測試。結果表明:MgO核殼空心球為單層球體結構;MgO/Pt多層空心球為

5、三至四層空心球體結構，其比表面積為16.7m2g-1，Pt納米晶直接負載在球殼上，且分散性良好。相比于商業(yè)Pt黑催化劑，該多層空心球能為電催化反應提供更多的催化活性位點，電催化活性更高，且由于獨特的自支撐多層結構，對于甲醇的氧化實驗長期穩(wěn)定性更好。
　　(3)通過一系列的對照實驗，分別探究了葡萄糖、MgCO3·3H2O和Pt前驅體在MgO/Pt多層空心球形成過程中所起的作用，并結合實驗結果對MgO/Pt多層空心球的形成機理進行了分