例提供了一種空心納米碳球的制備方法，包括如下步驟:
[0043](I)、聚合物囊泡的制備步驟:
[0044]將50mg聚合物P (PMDA - alt - ODA)以1.0mg/mL的濃度溶于二甲基甲酰胺(DMF)中，在強烈攪拌下逐滴滴加二倍于二甲基甲酰胺的去離子水，在去離子水中透析后得到聚合物囊泡溶液，將該聚合物囊泡溶液在冰箱中凍至固態(tài)，然后在冷凍干燥機中凍干得到聚合物囊泡(粉末形式)；
[0045](2)、空心納米碳球的制備步驟:
[0046]在氮氣的保護下，將步驟⑴所得的囊泡聚合物(粉末形式)在650°C下煅燒，得到分散均勻、粒徑均一的空心納米碳球。
[0047]其中，在步驟(I)中，所用的聚合物P (PMDA - alt - ODA)的分子量為5000，所得到的聚合物囊泡的粒徑為190nm。
[0048]如圖1所示，所得的空心納米碳球具有非常好的球形結構，粒徑為200nm。對所得空心納米碳球做X射線光電子能譜分析發(fā)現(xiàn)碳球中碳的存在形式主要為SP2雜化，即具有類石墨結構(圖2所示)。如圖3所示，電化學分析表明所得空心納米碳球的電容量很高，并且隨著電流密度的增加仍然保留了大部分的儲能能力，因此是一種理想的儲能材料。
[0049]實施例二
[0050]本實施例提供了一種空心納米碳球的制備方法，包括如下步驟:
[0051](I)、聚合物囊泡的制備步驟:
[0052]將50mg聚合物P (PMDA - alt - 0DA)以3.0mg/mL的濃度溶于二甲基甲酰胺(DMF)中，在強烈攪拌下逐滴滴加二倍于二甲基甲酰胺的去離子水，在去離子水中透析后得到聚合物囊泡溶液，將該聚合物囊泡溶液在冰箱中凍至固態(tài)，然后在冷凍干燥機中凍干得到聚合物囊泡(粉末形式)。
[0053](2)、空心納米碳球的制備步驟:
[0054]在氮氣的保護下，將步驟⑴所得的囊泡聚合物(粉末形式)在750°C下煅燒，得到分散均勻、粒徑均一的空心納米碳球。
[0055]其中，在步驟⑴中，所用的聚合物P (PMDA-alt -0DA)的分子量為10000，所得到的聚合物囊泡的粒徑為270nm。
[0056]步驟⑵所得的空心納米碳球的尺寸為280nm。
[0057]實施例三
[0058]本實施例提供了一種空心納米碳球的制備方法，包括如下步驟:
[0059](I)、聚合物囊泡的制備步驟:
[0060]將50mg聚合物P (PMDA - alt - ODA)以6.0mg/mL的濃度溶于二甲基甲酰胺(DMF)中，在強烈攪拌下逐滴滴加二倍于二甲基甲酰胺的去離子水，在去離子水中透析后得到聚合物囊泡溶液，將該聚合物囊泡溶液在冰箱中凍至固態(tài)，然后在冷凍干燥機中凍干得到聚合物囊泡(粉末形式)；
[0061](2)、空心納米碳球的制備步驟:
[0062]在氮氣的保護下，將步驟(I)所得的囊泡聚合物(粉末形式)在850°C下煅燒，得到分散均勻、粒徑均一的空心納米碳球。
[0063]其中，在步驟(I)中，所用的聚合物P (PMDA-alt -0DA)的分子量為50000，所得到的聚合物囊泡的粒徑為540nm。
[0064]步驟(2)所得的空心納米碳球的尺寸為550nm。
[0065]實施例四
[0066]本實施例提供了一種空心納米碳球的制備方法，包括如下步驟:
[0067](I)、聚合物囊泡的制備步驟:
[0068]將50mg聚合物P (PMDA - alt - ODA)以6.0mg/mL的濃度溶于二甲基甲酰胺(DMF)中，在強烈攪拌下逐滴滴加二倍于二甲基甲酰胺的去離子水，在去離子水中透析后得到聚合物囊泡溶液，將該聚合物囊泡溶液在冰箱中凍至固態(tài)，然后在冷凍干燥機中凍干得到聚合物囊泡(粉末形式)；
[0069](2)、空心納米碳球的制備步驟:
[0070]在氮氣的保護下，將步驟(I)所得的囊泡聚合物(粉末形式)在950°C下煅燒，得到分散均勻、粒徑均一的空心納米碳球。
[0071]其中，在步驟(I)中，所用的聚合物P(PMDA-alt -0DA)的分子量為85000，所得到的聚合物囊泡的粒徑為750nm。
[0072]步驟(2)所得的空心納米碳球的尺寸為760nm。
[0073]綜上，本發(fā)明的空心納米碳球的制備方法采用非模板法，具體而言，是利用聚合物P (PMDA-alt -ODA)在DMF和水的混合溶劑中自組裝為聚合物囊泡，在冷凍干燥機中凍干后得到聚合物囊泡(粉末形式)，以該聚合物囊泡作為前驅體，在惰性氣體的保護下煅燒，制成空心納米碳球。在該制備方法中，通過調節(jié)聚合物P (PMDA - alt - ODA)的分子量與初始濃度可以精確控制聚合物囊泡的尺寸，由此得到大小可控的空心納米碳球。該制備方法無需模板，步驟簡便，原料成本低，可大量制備空心納米碳球。所得的空心納米碳球粒徑非常均一，內(nèi)部碳原子按照石墨結構排列，擁有非常好的電學性能，是一種理想的儲能材料。
[0074]上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種非模板法制備空心納米碳球的方法，其特征在于:包括如下步驟:以聚合物囊泡作為前驅體，在惰性氣體的保護下進行煅燒，得到空心納米碳球； 所述聚合物囊泡由聚合物P (PMDA - alt - ODA)自組裝而成。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述聚合物囊泡的制備方法包括如下步驟:將所述聚合物P(PMDA -alt -0DA)以1.0?10.0mg/mL的濃度溶于二甲基甲酰胺中，在攪拌下逐滴滴加去離子水，在所述去離子水中透析后得到聚合物囊泡溶液，凍干后得到所述聚合物囊泡。3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于:所述去離子水的體積為所述二甲基甲酰胺體積的2?4倍。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述惰性氣體為氮氣、氬氣和氦氣中的一種或幾種；或者，所述煅燒的溫度為600?1000°C ;或者，所述聚合物P (PMDA - alt - 0DA)的分子量為5000?100000。5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:所述聚合物囊泡的粒徑范圍為100?800nm ;或者，所述空心納米碳球的粒徑為110?820nm。6.一種空心納米碳球，其特征在于:其由權利要求1至5中任一所述的方法制成。7.如權利要求6所述的空心納米碳球作為導電材料的應用。8.如權利要求6所述的空心納米碳球作為儲電材料的應用。9.如權利要求6所述的空心納米碳球作為電容器的電極材料的應用。10.根據(jù)權利要求9所述的應用，其特征在于:所述電容器為超級電容器。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非模板法制備空心納米碳球的方法以及空心納米碳球的應用，方法包括：以聚合物囊泡作為前驅體，在惰性氣體的保護下進行煅燒，得到空心納米碳球；聚合物囊泡由聚合物P(PMDA‐alt‐ODA)自組裝而成；該制備方法無需模板，制備過程簡單、制備周期短并且環(huán)境友好；所制得的空心納米碳球的粒徑為110～820nm；因為聚合物P(PMDA‐alt‐ODA)中含有大量的苯環(huán)，故該空心納米碳球具有類石墨的有序結構，碳化率達到了50％，具有非常好的導電能力和儲電能力，能夠作為導電材料、儲電材料或者超級電容器的活性電極材料而使用。
【IPC分類】C01B31/02
【公開號】CN105084341
【申請?zhí)枴緾N201510482917
【發(fā)明人】杜建忠, 孫輝
【申請人】同濟大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月7日