[发明专利]一种不同形貌的氮掺杂炭球的制备方法

摘要

本发明涉及一种不同形貌的氮掺杂炭球的制备方法。以含有丙烯酰胺、引发剂、交联剂和分相剂的酸溶液作为分散相，利用微流体装置将该溶液分散成液滴，通过丙烯酰胺聚合致分相得到核壳液滴。采用糠醇作为碳源，通过扩散或融合法将糠醇引入到核壳液滴中，通过油柱成型、流动成型等方法，使得糠醇聚合得到核壳微球，经过洗涤、干燥、炭化等过程即可制备出结构可控的炭球。由于丙烯酰胺中含有氮元素，制备的炭球是有氮掺杂的核壳结构炭球。控制聚合过程中丙烯酰胺的浓度、聚合温度可以调节核的大小以及氮元素的含量，改变糠醇浓度调节壳层的厚度，调变处理方式得到含空腔结构、蛋壳蛋黄结构以及核壳结构炭球。本发明工艺简单易于操作，可控性强，制备的炭球粒径分布均匀。

主权项

一种不同形貌的氮掺杂炭球的制备方法，具体步骤如下：(1)将丙烯酰胺、交联剂、引发剂和分相剂溶于酸溶液中得到分散相；所述的丙烯酰胺、交联剂、引发剂及分相剂的质量比为1：(0.01～0.5)：(0.01～0.5)：(0.02～1)；所述的酸溶液为硫酸或对甲苯磺酸中的一种或二者的混合溶液，其物质的量浓度为0.05～13M；(2)将第一连续相与分散相进入第一微混合器(Ⅰ)，通过第一微混合器(Ⅰ)将分散相剪切成粒径大小均匀的液滴，然后保持液滴在温度为T1的第一微通道反应器(Ⅲ)中停留，使得分散相中的丙烯酰胺聚合形成核壳结构微乳液；其中第一连续相是由有机溶剂和表面活性剂配制得到；(3)第一微通道反应器(Ⅲ)中形成的核壳结构微乳液与第二连续相通过第二微混合器(Ⅱ)混合，然后进入温度为T2的第二微通道反应器(Ⅳ)中停留；其中第二连续相是由有机溶剂、糠醇和表面活性剂按质量比为1：(0.03～0.6)：(0.01～0.08)配制得到；温度T2为30～110℃；第二微通道反应器(Ⅳ)中的停留时间为5～300s；(4)收集第二微通道反应器(Ⅳ)形成的微球，经过后处理，再进行洗涤、干燥、炭化，即得到不同形貌的氮掺杂炭球。