擴(kuò)展st?ber法摻氮碳球的制備及其電化學(xué)性能

張 燾，徐 麗，高小利，焦玉春，陳香萌

(鄭州大學(xué) 化工與能源學(xué)院，河南 鄭州450001)

1 前 言

多孔碳材料因具有較高的比表面積、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、無毒無污染、價(jià)格低廉等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于吸附分離[1-3]、超級(jí)電容器[4-6]、催化[7-8]、儲(chǔ)能、藥物傳輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域[9]。但單純的碳材料表面高度疏水、缺乏足夠的活躍吸附位，在一定程度上限制了其應(yīng)用。而在其表面或骨架中摻雜氮原子不僅保持了原有碳材料的優(yōu)點(diǎn)，還使其呈現(xiàn)了良好的親水性、生物兼容性和強(qiáng)電負(fù)性，使得碳材料具有更加優(yōu)良的性能[10]。

制備碳材料常用的方法有軟模板法和硬模板法。其中軟模板法制備工藝簡(jiǎn)單，成本相對(duì)低廉，但其制備條件較為嚴(yán)格，制備出的介孔碳有序度較差，使其大規(guī)模生產(chǎn)受到限制。硬模板法工藝較為成熟，常采用介孔二氧化硅、SBA-15等作為硬模板，但該方法較為繁瑣，碳化后需要通過刻蝕除去硬模板。

本文以間苯二酚和甲醛作為碳源，鹽酸胍為氮源，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(F127，PluronicF127)為軟模板劑，采用擴(kuò)展的 st?ber法制備出間苯二酚-甲醛-鹽酸胍膠體球(nitrogen-doped polymer microporous spheres，NPS)，然后對(duì)其碳化制得摻氮碳球(nitrogen-doped carbon spheres，NCS)。其中，F(xiàn)127憑借聚氧乙烯(plasma electrolytic oxidation，PEO)段可以通過氫鍵作用力與間苯二酚-甲醛-鹽酸胍樹脂的羥基結(jié)合在一起自組裝成膠體球，隨后在碳化過程中分解除去。該方法制備工藝簡(jiǎn)單，操作成本低，以鹽酸胍作為氮源，相對(duì)于其他氮源來說，價(jià)格低廉且毒性極小，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)，制備出的摻氮碳球具有較優(yōu)異的電化學(xué)性能?！?br>