Page 58 - 《精细化工》2020年第4期

·692· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

图 5 为不同水热温度下制备的碳球的氮气吸脱
附曲线及利用 BJH 方法计算的孔径分布。由氮气吸
脱附曲线分析，4 种材料均为Ⅳ型吸附等温线，P/P 0 <
0.1 时，微孔起主要贡献作用；P/P 0 >0.4 后出现了明
显的滞后环，滞后环的产生是由于存在毛细管凝聚
现象，该现象多发生于含有介孔的材料中。由孔径
分布图可以看出，随着水热温度的升高，碳球的孔
径逐渐增大，且孔隙尺度的范围较大。具体的比表
面数据及平均孔径数据见表 2。随着水热温度升高，

图 3 不同 TEOS 制备碳球的氮气吸脱附曲线 碳球的比表面积减小，结合图 4 共同分析，无水热
Fig. 3 N 2 adsorption-desorption isotherms of carbon 条件下碳球比表面积较大的原因是碳球间的粘连形
spheres prepared with different TEOS dosage
成假空隙造成的。碳球的平均孔径都随着水热温度
表 1 不同 TEOS 制备的碳球的比表面积数据 的升高而增大，因为硅基材料随水热温度升高逐渐
Table 1 Specific surface data of carbon spheres prepared 粗化，导致多孔结构的重组。综合分析，选择水热
with different TEOS dosage
温度 100 ℃作为优化条件。
TEOS/ 比表面积/ 总孔容/ 介孔孔容 平均孔径/
mL (m /g) (cm /g) 占比/% nm
2
3
0 389 0.451 – <2
2 910 0.935 85.30 4.6
3 951 1.029 87.36 4.9
4 1037 1.320 95.45 5.1

2.1.4 水热温度对碳球表面及孔径的影响
对于硅基材料，水热处理常被用来调节其结构
特性，在高温高压反应釜内，为了降低表面能，反应
物缩合聚合产物更趋向于形成球形。图 4 为不同水
热温度下制备的碳球的 SEM 图。在没有水热处理的
条件下，碳球彼此之间的粘连严重，球形度不佳；
随着水热温度的升高，碳球单一分散，表面逐渐粗
糙；但当水热温度达到 120 ℃时，碳球表面褶皱明
显，碳球挤压变形，表明过高的水热温度会使碳球
的稳定性变差。同时，由图 4 分析可知，水热温度
对碳球的粒径影响较小。

图 5 不同水热温度碳球的氮气吸脱附曲线（a）及孔径
分布（b）
Fig. 5 N 2 adsorption-desorption isotherms (a) and pore
size distribution curves (b) of carbon spheres
prepared at different HT temperatures

表 2 不同水热温度下制备的碳球的比表面积数据
Table 2 Specific surface data of carbon spheres prepared
at different HT temperatures
水热温度/ 比表面积/ 总孔容/ 介孔孔容 平均孔径/
3
2
℃ (m /g) (cm /g) 占比/% nm

未水热 1434 1.335 87.5 3.7
a—未水热处理; b—80 ℃; c—100 ℃; d—120 ℃
80 952 1.033 87.4 5.1
图 4 不同水热温度下碳球的 SEM 图 100 979 1.786 93.3 8.8
Fig. 4 SEM images of carbon spheres prepared at different
hydrothermal temperatures 120 780 1.774 92.9 13.0