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太原理工大学硕士研究生学位论文
金属氧化物／碳复合材料的制备及性能研究
碳材料因具有良好的导电、导热性能可被应用到锂离子电池、催化剂
载体等领域。富勒烯、碳纳米管的发现更是掀起了人们对碳材料的广泛关
注，特别是球形碳材料，以其优良的性能从诸多碳材料中脱颖而出。化学
气相沉积法、模板法等传统的制备碳微球的方法需要高温或先合成适宜的
模板，造成过程复杂、能耗高以及碳微球表面官能团较少等。因此，降低
环境污染、减小实验成本成为目前合成碳材料的两个关键因素。水热法具
有原料价廉易得、成本投入低、生产耗能少、工艺绿色环保、设备简单易
操作等优点，成为近年来制备碳微球的研究热点。
本文采用水热法，以自然界中广泛存在的生物质材料纤维素为原料，
以去离子水作为分散剂，反应制得球形碳材料。研究了反应温度、碳化时
间以及pH值对球形碳材料的微观形貌、结构及表面官能团的影响规律，并
对纤维素碳化机理做了初步探索。随后，在纤维素水热碳化的基础上采用
水热法制备了Sn02／C复合材料，并分别对这两种产物进行了初步电化学测
1．纤维素水热合成碳微球。纤维素起始碳化温度为230℃，随温度的
升高产物逐渐变成无定形碳材料；反应时间对产物结构影响很小，但影响
其分散性；pH值对产物的形貌及尺寸影响颇大。获得的碳微球表面光滑，
分散性较好，粒径约5～7岬；表面富含羟基、羰基等化学官能团，亲水性
强，易于进行化学改性。
2．Sn02／C复合材料的制
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一维碳材料负载氧化物半导体复合光催化材料研究
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金属氧化物/碳复合材料的制备及性能研究
碳材料因具有良好的导电、导热性能可被应用到锂离子电池、催化剂载体等领域。富勒烯、碳纳米管的发现更是掀起了人们对碳材料的广泛关注，特别是球形碳材料，以其优良的性能从诸多碳材料中脱颖而出。化学气相沉积法、模板法等传统的制备碳微球的方法需要高温或先合成适宜的模板，造成过程复杂、能耗高以及碳微球表面官能团较少等。因此，降低环境污染、减小实验成本成为目前合成碳材料的两个关键因素。水热法具有原料价廉易得、成本投入低、生产耗能少、工艺绿色环保、设备简单易操作等优点，成为近年来制备碳微球的研究热点。　　
本文采用水热法，以自然界中广泛存在的生物质材料纤维素为原料，以去离子水作为分散剂，反应制得球形碳材料。研究了反应温度、碳化时间以及pH值对球形碳材料的微观形貌、结构及表面官能团的影响规律，并对纤维素碳化机理做了初步探索。随后，在纤维素水热碳化的基础上采用水热法制备了SnO2/C复合材料，并分别对这两种产物进行了初步电化学测试。　　
1.纤维素水热合成碳微球。纤维素起始碳化温度为230℃，随温度的升高产物逐渐变成无定形碳材料;反应时间对产物结构影响很小，但影响其分散性;pH值对产物的形貌及尺寸影响颇大。获得的碳微球表面光滑，分散性较好，粒径约5～7μm;表面富含羟基、羰基等化学官能团，亲水性强，易于进行化学改性。　　
2.SnO2/C复合材料的制备。在纤维素水热合成碳微球的基础上，为改善其电化学性能，以纤维素为碳源，添加金属单质Sn，通过水热法制得球状SnO2/C复合材料，通过各种测试手段对产物进行了表征和分析，并与纤维素碳化产物性能进行了比较。与纤维素碳化微球相比，SnO2/C复合材料的电化学性能得到了明显改善，比容量显著提高，具有更优良的循环性能和电容特性，电阻大幅减小、电子传递能力显著提高。　　
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