[发明专利]一种表面能驱动的自组装方法制备多空腔炭球及其应用

摘要

本发明公开了一种表面能驱动的自组装方法制备多空腔炭球及其应用。合成的关键是首先制备纳米乳滴或选用Ludox为基本单元；随后聚合物在纳米乳滴或Ludox表面预聚合，得到具有高表面能的小尺寸次级结构单元；随着水热反应的继续进行，体系自由能减小，导致次级单元自发的聚集和组装，形成具有多空腔结构的聚集体，空腔尺寸和空腔个数可通过纳米乳滴尺寸和聚合物浓度调节。多空腔聚合物在惰性二氧化硅限域的空间内热解可得到空腔尺寸扩大的多空腔炭球。制备的多空腔炭球用作载体时，由于空腔内强吸附势，内部空腔体积可全部被客体物种占据利用。

主权项

1.一种表面能驱动的自组装方法制备多空腔炭球，其特征在于，步骤如下：(1)溶于正己烷的油酯，加入到含有表面活性剂的水溶液中，超声分散，得到半透明白色乳液，其中，油酯与表面活性剂的质量比为1:10‑3:1；表面活性剂与水的质量比为1:200‑1:10；(2)将得到的半透明白色乳液进行减压蒸馏，除去正己烷；(3)将酚和六次甲基四胺溶于水中，搅拌混合，加入步骤(2)得到的35‑164nm的半透明白色乳液，继续搅拌混合均匀，得到混合液；其中，酚与六次甲基四胺的摩尔比为1:5‑5:1，酚与水的质量比为1:200‑1:3000，酚与油酯的质量比为1:2‑20:1；(4)将步骤(3)得到的混合液在90‑180℃下，水热反应2‑12h；产物经离心、洗涤、干燥得到多空腔聚合物球；(5)多空腔聚合物球制备多空腔炭球的方式从如下两种方法中选择：第一种方法：在惰性气体保护条件下，多空腔聚合物球炭化得到多空腔炭球；炭化所用的方法：在惰性气体保护条件下，以1‑3℃/min的升温速率升至150℃，恒温120min，再以1‑5℃/min的升温速率升至炭化温度500‑1200℃，恒温1‑12h，炭化得到形态保持的多空腔炭球；第二种方法：在多空腔聚合物球外包埋二氧化硅层，二氧化硅层厚度为10‑90nm，在500‑1200℃温度条件下炭化1‑12h，最后用氢氧化钠或氢氟酸除去二氧化硅层，得到空腔尺寸扩大大的多空腔炭球。