文 献 综 述

1.碳材料研究背景介绍

碳是最贴近我们人类生活的一个元素，也是最常见的一个元素，它以各种各样的形式广泛存在于大气和地壳之中，并很早就被人所认识和利用。它能在化学上自我结合形成大量的化合物，成为生物和商业上的重要分子。碳材料主要指代元素碳相的材料，包括石墨、金刚石、非晶态碳材料和富氏碳等。因为这些碳材料涵盖了几乎所有物质的优异性质及性能，所以碳材料几乎涵盖人类所需要的科学技术材料、生产建设材料和生活材料。因此，碳材料被认为具有”全材料”的特性。自1985年Kroto[ 1]等人发现富勒烯、1991年日本饭岛博士[ 2]发现纳米碳管以来，碳类材料的研究与应用成为了国际热点，而新型碳材料，尤其是纳米碳材料因其在生活、工业发展等方面的大量应用，使相应的研究受到极大关注。纳米碳材料包括碳纳米管、碳纤维、碳球三个类型。

2.球形碳材料的研究背景介绍

碳球即球形碳材料，在20世纪60年代被首先发现。实验员在研究焦炭形成的过程中发现沥青类的化合物在热处理过程中会发生中间转变，从而生成中间小球。1973年，Honda和Yamada把中间小球从沥青母体中分离出来，称之为中间相碳微球(mesocarbon microbeads,MCMB)[ 3]。

中间相碳微球具有许多优异的性能,如自烧结性能、化学惰性、高堆积密度、优良的导电和导热性等，而被用作高密高强碳材料[4]、高性能也想色谱柱填料[5]、催化剂载体[6]、超高比表面积活性炭[7]和锂离子二次电池负极材料[8]等,成为继中间相沥青基碳纤维和针状焦炭之后的又一大中间相产品而越来越受到人们的重视。然而合成中间相碳微球的方法一直不够成熟,该方法提取碳微球的产率低、时间长、过程繁琐，且无法控制合成的碳微球的大小，结构也相当单一，所以对碳微球的合成方法工艺的研究一度成为碳材料研究的重点。近年来的研究，使尺寸大小从纳米级到微米级,结果不同的球形碳材料成功的从不同方法合成成功,大大填补了碳材料研究领域的一块空白。

Serp[9]等人根据尺寸的大小将碳球分成三个类别：（1）富勒烯族系和洋葱碳（具有封闭的石墨层结构，直径在2-20nm之间），如、等；（2）未完全石墨化的纳米碳球，直径在50nm-1μm之间；（3）碳微珠，直径在1μm以上。根据碳球的结构可分为空心碳球[10]、实心碳球[11]、多孔碳球[12]、核壳结构碳球和胶状碳球[13]等。

3. 3. 碳球的合成方法

碳球的合成方法有很多种，现在制备碳球的主要方法有四种，分别是化学气相沉积法、水溶剂法、模板法和高压电弧法。由于大部分合成方法都有各种各样的缺憾，水热法这种成本低效率高的方法就成为了碳球合成的研究重点。

3.1水热法合成碳球