与其他球形碳材料比较,中空碳球不仅具备碳材料的稳定性高、导电性好等特点,同时由于多空结构的引入,还具备了强度高、密度低、比表面积大、导电导热等优势，因而被广泛用于催化、吸附、电极材料等重要领域。空心碳球具有的中空、超薄的独特结构能使电解液快速渗透到内部，还可以提高电子传输速度，使其成为较有潜力的电极材料。因此中空碳球的制备方法也成为了焦点。

纳米级中空碳球HCM的制备方法有：金属还原法、冲击压缩法、高温热解法、气相沉积法（CVD）、水热法和模板法等。^[1]金属还原法常以卤代烃为碳源，利用强金属还原剂，在高压釜中加热反应得到。但由于卤化物毒性大、部分金属还原剂活性大,易发生危险。^[2]冲击压缩法通过在高温下施加瞬时强压，从而改变碳材料微观形貌，但HCM粒径难以控制均一。化学气相沉积法是常用的一种方法，以H₂、N₂、Ar等作为载气气体，载着碳源气体充入有金属氧化物等催化剂存在的环境中，常用不饱和键的较活泼的化合物作碳源。这种方法相对来说易于工业化，但能耗较大、成本较高、HCM的形貌、大小的可控性难以实现。^[3][4]水热法通常用蔗糖、纤维素等生物原料为碳源，加入表面活性剂于不锈钢反应釜中高温下反应，然后碳化得到HCM。^[5]

目前，介孔碳的合成方法主要有硬模板法和软模板法。最早由Ryoo等报道的介孔碳材料便是以MCM-48为硬模板合成出来的。^[6]硬模板法又称纳米刻蚀法，其合成可概括为四个主要的合成步骤，分别是模板的合成、前躯体的装载、前躯体的转化以及模板的脱除。硬模板法制备出来的材料稳定性好、有序度高、导电性能优良，制作方法简单，通过调节模板的结构或者是有机碳源的量可以得到微观结构不同的介孔碳材料，它有很多其他方法无法代替的优点。硬模板法采用刚性材料作为模板，而软模板法利用液滴或胶束作为模板。软模板由于自行组装的特性，一般都比较容易生成，对反应设备没有特殊要求，但由于软模板聚集状态的可变性，导致其不够稳固，使得HCM形貌大小不易控制，产率不够高。^[7][8]

二氧化硅是最常见的无机模板，由于其表面亲水，通常要对其进行表面改性，否则只能得到微孔的大孔碳。本实验才用氧化硅辅助合成法，其基本原理是在嵌段共聚物与酚醛树脂的组装体系中，加入预水解的硅酸盐，通过三元共组装制备有序介孔氧化硅／碳复合物，除去氧化硅组分后得到中空碳球。^[9][10]

本研究中采用酚醛树脂为前驱体，与正硅酸乙酯水热合成，高温碳化得到单分散碳微球，再用氢氟酸除去二氧化硅，得到中空结构。合成过程加入氨水进行介孔碳的结构改性，用氨水与介孔碳作用，利用氧化还原腐蚀掉一部分碳基体，从而增大其表面积。^[11][12]该方法原料简单易得，步骤简单，且中空碳球的孔隙尺寸易于控制。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究（设计）的基本内容

本研究中采用酚醛树脂为前驱体，与正硅酸乙酯水热合成，高温碳化得到单分散碳微球，再用氢氟酸除去二氧化硅，得到中空结构。合成过程加入氨水进行介孔碳的结构改性。

2.2目标

合成单分散中空碳球材料，改进中空碳球的制备方法，探究氨水浓度对其结构的影响，以及作为电池电极材料时储钾性能。