[发明专利]一种微米碳球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种微米碳球及其制备方法，所述制备方法以葡萄糖为碳源，以十二烷基磺酸钠和/或十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，利用表面活性剂在水溶液中能够形成囊泡，而微米碳球系在囊泡中生长形成，其粒径大小取决于囊泡的大小，因此，通过调节表面活性剂，就可以调节最终生成的微米碳球的粒径。与传统工艺相比，本发明制备工艺简单，可控性强，重复性好，绿色环保；本发明制备方法产率高，可以达到20﹪以上，具有批量生产的可行性，且制备得到的微米碳球易于离心分离；本发明原料成本低廉、易得；本发明方法制备得到的微米碳球可广泛应用于催化剂载体、药物输送、污染物吸附、燃料电池、超级电容器和锂离子电池电极材料等领域。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种微米碳球及其制备方法。

背景技术

碳球作为一种新型功能碳材料，具有良好的化学稳定性、热稳定性、优良的导电导热性、本征阻尼性好、较大的比表面积以及较低的密度等优点，加上其规整的球形结构，使其成为一种具有广泛应用前景的材料。目前纳米微米碳球已被广泛应用于催化剂载体、药物输送、污染物吸附、燃料电池、超级电容器和锂离子电池电极材料等领域。

目前已经研究出多种制备碳球的方法，如水热法、活泼金属还原法、化学气相沉积法、等离子体法、聚合物催化热解法、超声波热解法等。这些碳球的制造存在工艺复杂、原材料浪费率高、产品收率低等问题，如活泼金属还原法需要保护性气氛；等离子体法、CVD法、超声波热解法都需要使用昂贵复杂的设备；聚合物催化热解法得到微米级的椭圆形硬碳球材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种制备工艺简单、可控性强、重复性好、产率高、易离心分离、成本低廉且绿色环保的微米碳球及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种微米碳球的制备方法，包括如下步骤：

(1)将葡萄糖加入水中，搅拌至溶解，然后加入表面活性剂，得到混合溶液；

(2)将步骤(1)所述混合溶液于水热反应釜中进行水热反应，冷却后，依次经过离心、洗涤、干燥，即得所述微米碳球。

进一步地，步骤(1)中，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠和/或十六烷基三甲基溴化铵。

进一步地，表面活性剂为十二烷基磺酸钠时，所述葡萄糖、水、十二烷基磺酸钠的质量之比为4-6:20-40:0.05-0.2；表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵时，所述葡萄糖、水、十六烷基三甲基溴化铵的质量之比为4-6:20-40:0.3-1.5；表面活性剂为十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵时，所述葡萄糖、水、十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的质量之比为4-6:20-40:0.05-0.2:0.3-1.5。

进一步地，步骤(2)中，所述水热反应的温度为160-200℃，所述水热反应的时间为6-20h。

进一步地，所述水热反应的温度为170-190℃，所述水热反应的时间为8-16h。

进一步地，步骤(2)中，所述离心的速度为4000-5000r/min，所述离心的时间为6-10min。

进一步地，步骤(2)中，所述洗涤为先用无水乙醇洗，再用去离子水洗。

进一步地，步骤(2)中，所述干燥的温度为80-100℃，所述干燥的时间为6-24h。

进一步地，步骤(2)中，所述微米碳球的粒径为0.2-1.1μm。

所述方法制备得到的微米碳球。

水热反应是指以水为溶剂，在密封的压力容器中通过高温高压的条件进行的化学反应。水热反应操作简单，条件温和，能批量生产，并且通过水热反应制备的碳球表面含有大量活性含氧基团，能与离子、分子或官能团结合形成新型功能碳材料。