纳米碳微球的水热合成及其应用的研究进展

曾旭

（同济大学环境科学与工程学院，上海200092）

纳米碳材料具有独特的物理、化学性质，因此在催化、电子、生物等领域有着广泛的应用，已成为材料科学的热门领域之一。碳在自然界中分布广泛，且廉价、易得，因此，纳米碳材料在众多纳米材料中占有特殊的重要地位。早期制备纳米碳材料的原料主要是中间相沥青、沥青等稠环芳烃，近年来主要采用非沥青原料，如生物质原料。生物质是一种二氧化碳零排放的能源资源，因此，生物质合成纳米碳材料也符合绿色化学的要求，并且采用生物质合成纳米碳材料的研究非常活跃，其中葡萄糖、果糖的应用尤其广泛。这主要是因为葡萄糖和果糖都易溶于水，在较低的温度下即可生成碳材料。生物质制备高附加值的碳材料还具有很好的环境、经济和社会效益，因而，利用生物质合成纳米碳材料具有重要价值和应用前景。

1 纳米碳材料的水热合成

常规的纳米碳材料合成方法普遍存在工艺复杂、产率低、碳球形貌难以控制等缺点，因而其合成方法是当前纳米碳材料研究的热点之一[1]。近年来，水热合成技术日益受到重视，主要是因为水是一种丰富的自然资源，可以作为一种天然的“绿色溶剂”。以水作溶剂的反应体系还能实现一些常态下无法完成的反应。F Bergius在1913年首次提出了水热碳化法的概念，并以此描述煤的生成过程[2]。水热碳化法是将生物质在比较温和的水热条件下进行转化，生成各种功能碳材料的过程[3]。……