水熱碳的研究進(jìn)展

周志偉 張文龍 韓琪勝 馬儒超

(東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013)

自1985年Kroto等[1]發(fā)現(xiàn)富勒烯、1991年Iijima[2]發(fā)現(xiàn)碳納米管以來，世界范圍內(nèi)普遍開展了對(duì)炭基材料的研究。具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的碳材料擁有特殊的性質(zhì)和應(yīng)用價(jià)值，水熱碳微球呈大小均一、表面光滑的球體，具有良好的化學(xué)惰性、高堆積密度和優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，能夠作為高效液相色譜柱填料[3]、電極材料[4]、催化劑載體[5]等，在納米器件、催化、儲(chǔ)能、吸附和潤(rùn)滑材料等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 簡(jiǎn)介

水熱碳是指單糖或多糖物質(zhì)，如葡萄糖[6]、蔗糖[7,8]、果糖[9]、淀粉[10]和纖維素[11,12]，在低溫(170～350℃)水熱條件下，制得的半碳化物質(zhì)。與其它炭基材料相比，水熱碳微球具有以下特點(diǎn)：碳源來源廣泛，成本低廉，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)過程完全綠色，不需添加有機(jī)試劑、催化劑和表面活性劑。

20世紀(jì)初，研究人員為探索煤的形成機(jī)理開始用水熱碳化法處理糖類。1913年Bergius和Specht[13]在250～310℃溫度下水熱碳化纖維素，得到氧碳原子比為0.1～0.2的黑色殘?jiān)ｋS后，1932年Berl和Schmidt[14]在更寬的溫度范圍下(200～350℃)進(jìn)行了水熱碳化纖維素的研究。1960年van Krevelen等[15]發(fā)現(xiàn)水熱碳化纖維素和葡萄糖得到的殘?jiān)哂邢嗤幕瘜W(xué)成分。近年來，低溫水熱法受到了廣泛關(guān)注，研究人員通過低溫水熱法制備了各種尺寸、形態(tài)和功能化的炭基材料，并在吸附、催化、儲(chǔ)能以及傳感等領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。2001年，Wang等[6]首次報(bào)道了以葡萄糖為碳源，在溫和條件下(T = 190℃，t = 5 h)，通過一步水熱法制備了單分散粒徑的碳微球，該碳微球表面具有大量納米孔隙和較大的比表面積，可作為金屬鋰的載體。……