柠檬酸催化下纤维素制备微米级碳球表征研究

赵莹、刘守新等人在"Preparation and characterization of carbon spheres obtained via citric-acid-catalyzed hydrothermal carbonization of cellulose"这篇首发论文中，探讨了利用柠檬酸作为催化剂，通过水热炭化法制备微米级分散的碳球的过程。这项研究的创新之处在于他们选择微晶纤维素（MCC）作为主要原料，这是一种广泛存在于植物细胞壁中的天然多糖，其碳化后具有潜在的应用价值。 文章首先介绍了实验背景，包括研究的资助来源，如中国博士研究生教育基金、国家自然科学基金以及中央大学的基本科研基金。赵莹博士作为论文的主要作者之一，专注于碳材料的研究，而刘守新教授则担任通讯作者，他在碳材料领域有着丰富的经验和深厚的学术造诣，邮箱地址为liushouxin@126.com。 在实验部分，他们详细描述了碳球的制备步骤，利用柠檬酸作为催化剂，通过控制温度和反应时间，实现了对MCC的高效转化。这种水热碳化过程能够在高温高压条件下，促进纤维素分子结构的重组和碳化，最终形成均匀分散的碳球。 碳球的表征是研究的核心内容，使用了扫描电子显微镜(SEM)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)来观察其微观形貌，揭示了碳球的粒径分布和表面特征。X射线衍射(XRD)技术被用来分析碳球的晶体结构，以确定其纯度和结晶度。此外，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)则用于测定碳球的化学成分和官能团信息，帮助理解其可能的功能性和反应性。 这篇论文提供了关于柠檬酸催化水热碳化法制备微米级碳球的重要技术细节，这对于生物质能源转化、碳纳米材料制备以及环境友好型能源存储等领域具有理论和实践意义。通过深入理解碳球的制备过程和特性，研究人员可以进一步优化工艺参数，开发出更高效的碳基材料应用。