炭微球材料由于其具有高密度、高强度、高比表面积以及在锂离子电池方面的应用前景，已经引起许多研究人员的兴趣。

碳微球的形状和大小显著影响着其电学性能。

    葡萄糖在水热条件下会发生许多化学反应，实验结果表明：炭微球的增长似乎符合LaMer模型。

当 0.5 mol·L-1 的葡萄糖溶液在低于140°C 或反应时间小于1h 时不会形成炭球，在此条件下反应后溶液呈橙色或红色并且粘度增强，表明有芳香族化合物和低聚糖形成，这是反应的聚合步骤。

当反应条件为0.5 mol·L-1、160℃、3h 时开始出现成核现象，这个碳化步骤可能是由于低聚糖之间分子间脱水而引起的交联反应，或者在先前步骤中有其它大分子的形成，然后形成的核在溶液中各向同性生长所致。

从现有的研究结果表明，传统制备过程其中反应时间较长， 在微波水热条件下反应时间大大缩短。

1、仪器与试剂

MDS-6G微波反应仪(上海新仪)，鼓风干燥箱，电子天平，抽滤装置（有机滤膜），滤纸，玻璃棒

葡萄糖，去离子水，95%乙醇

新仪MDS-6G微波反应仪

2、纳米碳球的制备

用电子天平称取 6g 葡萄糖放入100mL反应釜内衬罐中，用移液管准确移取35mL去离子水（葡萄糖溶液的浓度为0.952 mol·L-1 ）加入到上述反应釜中，用玻璃棒搅拌溶液，使葡萄糖全部溶解，然后装入反应罐中，用扳手拧紧反应罐，放入烘箱中。

设定反应条件为：温度 180°C，反应时间 2 h。待反应结束后，降至室温，取出反应罐，将釜内黑褐色溶液抽滤（用40 um有机滤膜），并及时清洗反应罐，抽滤时用去离子水和 95% 乙醇清洗至滤液为无色。

将样品用滤纸包好放入干燥箱中70℃干燥 4h。收集样品，称重并计算产率。

3、纳米碳球的表征

3.1 X-射线衍射分析

测定所制备碳球的晶型以判断该碳球所属的类型（如普通碳还是石墨型碳）

3.2 红外光谱分析

测定碳球的活性官能团，表征不同制备条件下得到的碳球活性官能团变化

4、结果与讨论

4.1实验数据

实验最终制备得到的纳米碳球的质量为 0.1255 g，根据下列化学方程式

4.2结论

以葡萄糖为原料，经微波水热法在制备纳米碳球，其具有的高密度、高强度、高比表面积的性能在锂离子电池等多方面具有广大的应用前景。

碳微球的形状和大小也显著的影响着其化学性能。因此，严格控制反应条件，特别是控制反应的时间和温度对纳米碳球的粒径有大的影响。

采用二次水热能得到较为理想的产物。二次水热是一种分离核与生长过程的极端措施。

基本思路是：首先制备出单分散或类单分散的 “晶核”，接着，在适当的条件下，使单体围绕“晶核”；接着，在适当的条件下，使单体围绕“晶核”均匀的长大，最终形成单分散碳微球。

水热法制备碳球的优缺点

优点：

工艺流程简单、可连续生产、原料便宜、安全无毒；产物粒径小、分布均匀、颗粒团聚轻、晶形好且可控、不需高温烧结，省去了研磨以及由此带来的杂质，避免缺陷。

缺点：

反应在密闭容器中进行，无法观察生长过程、对设备要求高（耐高温高压的钢材，耐腐蚀的内衬）、技术难度大（温压控制严格）；安全性能差。

影响碳球形成的因素

葡萄糖的起始浓度、反应温度、反应时间和清洗过程都直接影响碳球的粒径分布，其中反应时间对颗粒粒径影响很大，随着反应时间的延长，纳米碳球团聚更加严重。因此反应时可以通过控制起始浓度、反应温度和反应时间从而控制碳球的大小。

制备碳球其他简易方法

化学气相沉积法、化学气相冷凝法、还原法、模板法、高温热解法、电弧放电法等