表面粗糙度可控的单分散纳米炭球

发布日期: 2020-01-21
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纳米炭球以其各向同性、化学性质稳定、孔隙发达和良好的生物相容性等特点,在储能、催化、吸附、载药等领域具有重要应用。目前对纳米炭球的调控主要集中于尺寸、单分散性和孔隙率等。表面粗糙度是表面性质之一,粗糙的表面有利于促进客体颗粒的沉积和暴露更多的吸附位点。近日,大连理工大学陆安慧教授(点击查看介绍)团队报导了一种表面电荷驱动的界面自组装方法,可制备出表面粗糙度可控、水相可分散的均匀纳米炭球。

该方法制备的炭球具有可调的表面粗糙度、丰富的表面介孔和良好的水分散性等特点。制备过程中,调节溶液pH,带负电的商业硅球(SiO2)在带正电的胶体聚合物球(PNS)表面自组装,构筑出一个离散的限域空间(PNS@SiO2),并快速聚沉。在随后的高温热解过程中,由于硅球限域空间的存在,聚合物的热分解伴随着挥发性物种在硅球表面的沉积,最终除硅后得到表面粗糙的纳米炭球。扫描电镜结果证明所得到的炭球具有丰富的表面介孔和粗糙的表面。实验中建立聚沉模型,计算出硅球对胶体聚合物球的表面覆盖度,通过调节表面覆盖度及热解温度,对炭球表面粗糙度实现调控。
 

分散稳定性实验证实表面粗糙炭球在水中具有稳定分散的特点,用于液相吸附时,可大量快速地吸附荧光染料分子异硫氰酸荧光素。3分钟内对异硫氰酸荧光素的吸附量达到49.1 mg g-1,是相同条件下直接炭化得到的炭球吸附量的6.5倍。重要的是,吸附后的异硫氰酸荧光素可以通过乙醇洗涤回收,即可解决废弃染料分子污染环境的问题,又可实现将废弃染料变废为宝的回收再利用。
 

这一成果近期发表在Advanced Functional Materials 上。

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201906117):

Surface Charge‐Driven Nanoengineering of Monodisperse Carbon Nanospheres with Tunable Surface Roughness
Quan-Gao Wang, Lei He, Li-Yuan Zhao, Ru-Shuai Liu, Wei-Ping Zhang, An-Hui Lu*
Adv. Funct. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adfm.201906117


来源:X-MOL
 
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发布日期: 2020-01-21

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