王 萌 李 政 萬 瑩 毛宗久 江驍雅 劉 文 陳雪峰，* 張學(xué)銘

（1.中國制漿造紙研究院有限公司，北京，100102；2.制漿造紙國家工程實驗室，北京，100102；3.北京林業(yè)大學(xué)林木生物質(zhì)化學(xué)北京市重點實驗室，北京，100083）

近年來，碳材料一直是科研工作者的研究熱點[1-3]，中空的、多孔的、片狀的、纖維狀的以及球形的等各種形態(tài)和結(jié)構(gòu)的碳材料也陸續(xù)被制備出來[4-6]。因為碳材料具有高表面積、低密度，多孔可調(diào)性、導(dǎo)電性以及優(yōu)良的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用在諸如載體輸送、催化、傳感、受控釋放和能量轉(zhuǎn)換與儲存等領(lǐng)域[7-9]。其中，Yolk-Shell 結(jié)構(gòu)由于其高比表面積、均勻的孔徑、巨大的孔體積以及獨特的中空分隔空間，使得目標(biāo)分子可以被控制反應(yīng)和定向傳遞而受到越來越多的關(guān)注，截至目前，Yolk-Shell 材料主要由無機(jī)材料和金屬這兩種材料制得[10-12]。有研究提到Y(jié)olk-Shell 納米球可以通過這種方法制得：先在制備好的間苯二酚甲醛（RF）納米球表面涂布一層二氧化硅層，然后對RF@SiO2核殼納米球進(jìn)行高溫分解和氫氟酸蝕刻，最終得到Y(jié)olk-Shell 納米球[13]。然而，由相同的成分制備Yolk-Shell 材料的方法很少被報道，尤其是通過有機(jī)碳元素。一些研究報道提出[14-17]，使用模板法制備Yolk-Shell 材料，就是利用表面活性劑和嵌段共聚物（如十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基磺酸鹽甜菜堿，(EO)106(PO)70(EO)106）等兩親性大分子通過自組裝的過程首先形成膠束。值得一提的是，大多數(shù)模板方法可以避免模板的脫除這一步驟，這也使得模板法更加可行和有效[18-20]。

木質(zhì)素磺酸鹽是一種可再生木質(zhì)素，主要來源于亞硫酸鹽法制漿產(chǎn)生的紅液中，屬于豐富的可再生資源，價格低廉。木質(zhì)素磺酸鹽的結(jié)構(gòu)單元為苯丙烷結(jié)構(gòu)，含有甲氧基、羥基、羧基和磺酸基等多種官能團(tuán)[21-22]。由于木質(zhì)素磺酸鹽的多功能性，目前其已經(jīng)被制備成分散劑、稀釋劑、減水劑、膠黏劑等中低端化學(xué)品，廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)等多個領(lǐng)域[23]。近年來，木質(zhì)素由于其來源廣、價格低、抗氧化、耐水性、紫外吸收性、生物相容性、生物可降解以及可持續(xù)性等特點被廣泛應(yīng)用在碳量子點、納米防曬、納米涂層等高科技材料領(lǐng)域[24-26]。

果糖是一種含有6 個碳原子的單糖，是葡萄糖的同分異構(gòu)體，也是重要的生物基材料。20 世紀(jì)70 年代，美國一舉突破了生產(chǎn)果糖的技術(shù)瓶頸，開始大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)果糖。此后，果糖產(chǎn)量以每年遞增30%的速度迅猛發(fā)展。食品工業(yè)中常將果糖作為甜味劑進(jìn)行使用，現(xiàn)今果糖也被作為原料進(jìn)行選擇性合成生物質(zhì)平臺化合物（如5-羥甲基糠醛）等。

水熱碳化法是一種溫和、綠色、有效的方法，可以用來生產(chǎn)功能多樣的碳基材料[27-29]。本研究使用果糖作為碳源、木質(zhì)素磺酸鹽協(xié)同三嵌段共聚物P123作為模板劑，經(jīng)過水熱碳化過程首先得到形貌可調(diào)控的果糖基微球，之后再經(jīng)過高溫碳化處理，得到中空多孔的Yolk-Shell 果糖基碳微球材料，并研究其在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。旨在拓寬木質(zhì)素的應(yīng)用領(lǐng)域，為木質(zhì)素的高端應(yīng)用提供一種新的途徑，以實現(xiàn)木質(zhì)素高附加值轉(zhuǎn)化及利用。

1 實 驗

1.1 實驗材料及藥品

木質(zhì)素磺酸鹽粉末（延邊石峴雙鹿實業(yè)有限責(zé)任公司）；使用的果糖為D-果糖，品牌：阿拉丁，分子式C6H12O6，相對分子質(zhì)量為180.16；三嵌段共聚物P123（聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)），Sigma-Aldrich（西格瑪奧德里奇）試劑公司，相對分子質(zhì)量為5800。實驗用水均為去離子水。

1.2 實驗儀器和設(shè)備

本實驗所用儀器和設(shè)備見表1。

1.3 實驗方法

1.3.1 果糖基微球的制備

（1）稱取0.0365 g 木質(zhì)素磺酸鹽粉末和0.0435 g P123 混合溶解在20 mL 去離子水中，置于加熱磁力攪拌器水浴中，在70℃、500 r/min 條件下進(jìn)行攪拌。

（2）稱取3 g 果糖溶解在40 mL 去離子水中，玻璃棒攪拌至完全溶解后緩慢多次少量傾倒入上一步的木質(zhì)素磺酸鹽/P123混合液中，混合溶液繼續(xù)在70℃、500 r/min條件下攪拌1 h。

（3）將混合溶液置于高溫高壓反應(yīng)釜內(nèi)，在160℃下加熱9 h，加熱完成后，待反應(yīng)液自然冷卻，將反應(yīng)液置于離心管內(nèi)，9500 r/min 離心15 min，之后取出離心管，倒掉上清液，離心管內(nèi)加入去離子水后繼續(xù)9500 r/min 離心15 min，如此反復(fù)用水清洗3次后放入烘箱內(nèi)，在60℃下干燥過夜（約12 h），得到果糖基微球。

表1 實驗儀器和設(shè)備

為了便于研究，設(shè)定對照組進(jìn)行實驗，原料添加量為上述步驟中的量，反應(yīng)溫度為160℃，具體添加情況見表2。表2 中LS 為木質(zhì)素磺酸鹽；F 為果糖；YSFLP-3 中YS 表示該微球為Yolk-Shell 結(jié)構(gòu)，F(xiàn) 表示微球制備原料中包含果糖，L 表示微球制備原料中包含木質(zhì)素磺酸鹽，P 表示微球制備原料中包含P123，3表示水熱碳化反應(yīng)時間為3 h。

1.3.2 碳微球電極片的制備

將YSFLP-9 置于管式爐內(nèi)階段升溫進(jìn)行加熱碳化，首先加熱至200℃，保溫30 min，接著加熱至600℃，保溫1 h，之后加熱至900℃，保溫1 h，結(jié)束加熱，待溫度冷卻至室溫后取出樣品，得到碳化后的碳微球粉末（PYSFLP，第一個P 表示碳化），整個加熱過程在N2保護(hù)下進(jìn)行，氣體流速為15～20 mL/min，加熱速率為5℃/min。

表2 微球?qū)φ战M實驗參數(shù)

1.4 性能檢測

1.4.1 掃描電子顯微鏡（SEM）檢測

將樣品通過導(dǎo)電膠固定在載物臺上，濺射涂膜機(jī)進(jìn)行表面噴金處理后使用冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察，選取適當(dāng)?shù)谋稊?shù)拍照。

1.4.2 透射電子顯微鏡（TEM）檢測

首先將微球超聲分散在水溶液中，之后使用針管滴加在銅網(wǎng)上，在烘箱中干燥后將銅網(wǎng)置于透射電子顯微鏡儀器中觀察，選取適當(dāng)?shù)谋稊?shù)拍照。

1.4.3 X射線衍射（XRD）檢測

將樣品壓片后，置于載物臺上，使用X射線衍射儀進(jìn)行XRD測量。

1.4.4 激光共聚焦顯微鏡熒光檢測

將樣品粉末置于載玻片上，加適量去離子水，蓋上蓋玻片壓實并用指甲油封片，防止氣泡的形成，使用激光共聚焦顯微鏡進(jìn)行熒光觀察。熒光圖像采集時使用的激發(fā)波長為405 nm（藍(lán)光）、488 nm（綠光）和558 nm（紅光）。

1.4.5 比表面積和孔徑分布檢測

采用全自動比表面積和孔徑分析儀進(jìn)行樣品的比表面積和孔徑分布檢測。

1.4.6 電化學(xué)性能檢測

將PYSFLP 碳微球粉末、乙炔黑和60%聚四氟乙烯乳液按質(zhì)量比87∶10∶3 充分混合，滴加無水乙醇后調(diào)至成漿，壓制成厚度約為0.3 mm 的薄片。將薄片裁切成直徑為10 mm的圓片，壓在直徑為11 mm的泡沫鎳集流體上，在真空干燥箱干燥后制成炭電極。之后將其置于7 mol/L KOH 溶液中，浸泡4 h 以上使之充分浸潤。最后使用電化學(xué)工作站（Autolab 302 N）使用兩電極體系進(jìn)行電化學(xué)性能測量，得到不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線（CV）和不同電流密度下的的充放電曲線（GCD）。

PYSFLP 碳微球粉末電極片的比電容大小使用GCD 測量數(shù)據(jù)、通過公式(1)進(jìn)行計算；能量密度通過公式(2)進(jìn)行計算；功率密度通過公式(3)進(jìn)行計算。

式中，Cm為電極片的比電容，F(xiàn)/g；I為放電電流，A；Δt為放電時間，s；m為工作電極的質(zhì)量，g；ΔV為放電過程中的電位差,V。E為電極片的能量密度，Wh/kg。P為電極片的功率密度，W/kg。

2 結(jié)果與討論

2.1 水熱碳化法制備果糖基微球

P123 是一種三嵌段共聚物，同時也是一種非離子表面活性劑，通常在材料合成中作為模版劑進(jìn)行使用。本實驗使用P123 作為模板劑，果糖作為碳源，木質(zhì)素磺酸鹽協(xié)同模板劑進(jìn)行形貌調(diào)控，通過水熱碳化法制得果糖基微球。

圖1 為在160℃下不同反應(yīng)時間得到的果糖基微球SEM 圖。從圖1 可以看出，當(dāng)反應(yīng)時間為3 h 時，微球已經(jīng)初步形成，表面存在不清晰的波紋結(jié)構(gòu)，微球直徑最小約為1 μm，最大的小于5 μm；隨著反應(yīng)時間延長為6 h 時，微球表面紋路逐漸消失，微球之間團(tuán)聚情況嚴(yán)重，且微球表層逐漸開始出現(xiàn)剝離脫落現(xiàn)象；當(dāng)反應(yīng)時間為9 h 時，微球之間分離良好，不存在微球之間黏連等團(tuán)聚情況，且微球表面出現(xiàn)明顯清晰的類蜂巢結(jié)構(gòu)紋絡(luò)，除此之外，圖中出現(xiàn)許多碎片結(jié)構(gòu)，這可能是因為微球表層脫落下來的碎片；然而，隨著反應(yīng)時間繼續(xù)增加至12 h時，微球表面的紋絡(luò)完全消失，且微球之間黏連在一起，出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。

木質(zhì)素磺酸鹽含有苯環(huán)、碳氧雙鍵等共軛結(jié)構(gòu)，因此具有良好的熒光發(fā)光性能，在一定的激發(fā)波長照射下發(fā)冷光。為了進(jìn)一步證實果糖基微球的形成結(jié)構(gòu)，本實驗利用木質(zhì)素的熒光特性來進(jìn)行熒光圖像觀察。圖2為不同激發(fā)波長下的果糖基微球的激光掃描顯微鏡熒光圖。圖2中自上而下第一到第三行分別為水熱碳化反應(yīng)3 h、6 h、9 h 得到的YSFLP 微球的激光掃描顯微鏡熒光圖；第四行為果糖水熱碳化反應(yīng)3 h 的果糖微球圖；圖2 中從左至右第一列為激發(fā)波長405 nm（藍(lán)光）下的熒光圖，第二列為激發(fā)波長488 nm（綠光）下的熒光圖，第三列為激發(fā)波長558 nm（紅光）下的熒光圖片，第四列為非激發(fā)光下微球圖，第五列為圖片處理時的LUTs 值。為方便比較，所有圖片的Gamma值均為1，且拍攝時所用激發(fā)強度相同。

由圖2 中可明顯發(fā)現(xiàn)，前3 行熒光圖片的微球形狀與非激發(fā)光下的微球形狀基本吻合，而第四行中未添加木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)的果糖微球未有熒光圖像，因此可以推斷，水熱碳化反應(yīng)結(jié)束后，木質(zhì)素磺酸鹽分布在微球的表面。水熱碳化反應(yīng)為9 h 時，圖1（c）中顯示出現(xiàn)許多碎片，與此相對應(yīng)的圖2 中第三行的熒光圖片中顯示這些碎片也發(fā)熒光，但熒光強度沒有球形結(jié)構(gòu)中的熒光強烈，由此進(jìn)一步推斷碎片中的主要物質(zhì)為木質(zhì)素磺酸鹽，也進(jìn)一步驗證了碎片是由微球表面的剝離脫落產(chǎn)生。

圖1 不同反應(yīng)時間得到的果糖基微球SEM圖

圖2 不同激發(fā)波長下的果糖基微球（YSFLP-3、YSFLP-6、YSFLP-9）的激光掃描顯微鏡熒光圖

圖3 為在160 ℃下不同反應(yīng)時間得到的果糖基微球TEM圖。由圖3可知，不同反應(yīng)時間所得到的微球未存在空心結(jié)構(gòu)，同樣在反應(yīng)時間為6 h 時，微球表面出現(xiàn)剝離脫落情況，出現(xiàn)的碎片也是實心結(jié)構(gòu)；反應(yīng)時間為9 h 的TEM 圖也充分展現(xiàn)了微球表面的紋絡(luò)結(jié)構(gòu)，且這些紋絡(luò)有一定的厚度；當(dāng)反應(yīng)時間為12 h時，紋絡(luò)結(jié)構(gòu)基本消失。

2.2 果糖基微球成形過程分析

圖4 為在160℃下未添加P123 的反應(yīng)原料在不同反應(yīng)時間得到產(chǎn)物的SEM 圖。圖4（a）為果糖直接水熱碳化反應(yīng)6 h 后的圖片，可以發(fā)現(xiàn)，直接將果糖進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，也可以得到球形結(jié)構(gòu)材料，但該材料的球形結(jié)構(gòu)不夠規(guī)則，球形直徑不超過200 nm，容易黏連、團(tuán)聚在一起。將果糖與木質(zhì)素磺酸鹽混合均勻后，在160 ℃下進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，反應(yīng)3 h（圖4（b））可得到團(tuán)聚結(jié)構(gòu)嚴(yán)重的微球結(jié)構(gòu)，隨著反應(yīng)時間的延長，微球結(jié)構(gòu)逐漸消失，當(dāng)反應(yīng)時間為9 h時，又變成納米尺度的小微球和形狀不規(guī)則的碎片（圖4（d）），小微球的尺寸與果糖微球尺寸相似，碎片形狀與圖1 中反應(yīng)時間9 h 中的碎片結(jié)構(gòu)類似，由此可以推測，隨著果糖與木質(zhì)素磺酸鹽混合水熱碳化反應(yīng)時間的延長，碳化過程中形成的微球又重新分解成納米微球和不規(guī)則的碎片。同樣可以得出結(jié)論：僅有果糖與木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，則不能得到表面有類蜂巢狀紋絡(luò)的微球材料。

圖5 為在160℃下未添加木質(zhì)素磺酸鹽的反應(yīng)原料在不同反應(yīng)時間得到的產(chǎn)物的SEM 圖。果糖與P123 混合均勻后在160℃下反應(yīng)2 h 時（圖5（c）），微球形貌逐漸生成，微球表面存在許多缺陷，當(dāng)反應(yīng)時間為3 h 時，微球表明孔洞缺陷十分明顯，相比圖1與圖4中添加木質(zhì)素磺酸鹽的反應(yīng)產(chǎn)物圖片（圖1（a），圖4（b））中微球表面均未有孔洞缺陷現(xiàn)象，可以得出木質(zhì)素磺酸鹽的存在促進(jìn)加快了微球形成的結(jié)論。隨著反應(yīng)時間的延長，微球表面的孔洞逐漸消失，但微球之間黏連現(xiàn)象比添加木質(zhì)素磺酸鹽（圖1（b））時要嚴(yán)重，由此可以說明，木質(zhì)素磺酸鹽的存在可以有效促進(jìn)微球之間的分離。同樣，僅有果糖與P123進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)不能得到表面有類蜂巢狀紋絡(luò)的微球材料，只有將果糖、木質(zhì)素磺酸鹽和P123 三者同時進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)才可以得到表面有類蜂巢狀紋絡(luò)的微球材料。

圖3 不同反應(yīng)時間得到的果糖基微球的TEM圖

圖4 未添加P123的反應(yīng)原料不同反應(yīng)時間得到產(chǎn)物的SEM圖

圖5 未添加木質(zhì)素磺酸鹽的反應(yīng)原料不同反應(yīng)時間得到產(chǎn)物的SEM圖

圖6 不同木質(zhì)素磺酸鹽添加量得到的微球形貌SEM圖

前已述及，木質(zhì)素磺酸鹽的添加是微球表面形成類蜂巢性紋絡(luò)的關(guān)鍵，接下來就研究木質(zhì)素磺酸鹽添加量的多少對紋路形狀的影響，圖6顯示了不同木質(zhì)素磺酸鹽添加量得到的微球形貌圖片，圖6（a）為160 ℃下反應(yīng)9 h 條件下，木質(zhì)素磺酸鹽添加量減少1/2 的微球圖，可以看到，木質(zhì)素磺酸鹽添加量減小使微球表面不能形成紋絡(luò)；圖6（c）為木質(zhì)素磺酸鹽添加量加倍得到的微球圖片，可以看到，木質(zhì)素磺酸鹽添加量增加，微球表面紋絡(luò)變密，當(dāng)木質(zhì)素磺酸鹽添加量為4 倍時（圖6（e）），微球表面大紋絡(luò)消失，變?yōu)轭愃乒芄媳砻娴募?xì)小波紋。

2.3 高溫碳化制備果糖基碳微球

將水熱碳化法得到的果糖基微球置于管式爐內(nèi)，N2保護(hù)下進(jìn)行三段式900℃碳化處理，即可得到Y(jié)olk-Shell 果糖基碳微球PYSFLP（見圖7）。圖7(a)為碳微球的SEM 圖。由圖7(a)可知，YSFLP-9 經(jīng)高溫碳化處理后得到PYSFLP-9，微球表面沿類蜂巢紋路有所塌陷，呈現(xiàn)較大孔洞；圖7(b)的TEM 圖顯示了其高溫碳化后出現(xiàn)了中空結(jié)構(gòu)。P123 的熱重曲線表明，溫度升高至200℃時P123質(zhì)量開始急劇下降，當(dāng)加熱溫度為400℃時，P123 的質(zhì)量損失96%；木質(zhì)素磺酸鹽的熱重曲線表明，加熱溫度升高至600℃時木質(zhì)素磺酸鹽質(zhì)量開始直線下降，溫度升高至900℃時，木質(zhì)素磺酸鹽質(zhì)量下降至35%左右，而本實驗中的碳化溫度為200～600～900℃三段式高溫碳化，且碳微球表面發(fā)生塌陷，所以可以得出，造成該塌陷的原因與P123 和木質(zhì)素磺酸鹽協(xié)同模板的質(zhì)量損失有關(guān)[30]。同時，三段式高溫碳化過后，微球出現(xiàn)如圖7所示的中空結(jié)構(gòu)。所以高溫碳化是形成微球中空結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。經(jīng)計算高溫碳化的碳微球得率為47 %（相比于微球質(zhì)量計算）。

圖7 Yolk-Shell果糖基碳微球PYSFLP-9的SEM圖和TEM圖

圖8 Yolk-Shell果糖基碳微球PYSFLP的XRD圖

圖8 為Yolk-Shell 果糖基碳微球的XRD 圖。圖8中的a 曲線為YSFLP-3 三段高溫碳化后得到的果糖基碳微球PYSFLP-3，其XRD 圖未見明顯波峰；b 曲線為YSFLP-9 三段高溫碳化后得到的果糖基碳微球PYSFLP-9，而PYSFLP-9 于～23°和～44°處表現(xiàn)出兩個明顯的峰值位，分別歸因于疊加碳層（002）和有序六角形石墨結(jié)構(gòu)（100）[31-32]，該峰值反應(yīng)了碳微球的石墨化程度，反應(yīng)3 h 的碳微球經(jīng)三段高溫碳化未得到石墨化結(jié)構(gòu)，而反應(yīng)9 h 的碳微球經(jīng)三段高溫碳化已經(jīng)形成了含排列有序的炭微晶的石墨化結(jié)構(gòu)。

圖9 為Yolk-Shell 果糖基碳微球（PYSFLP-9）的N2吸附-脫附等溫線和孔徑分布圖。從圖9 中可以看出，此等溫線屬IUPAC 分類中的IV 型，相對壓力P/P0在0.45～0.80 之間出現(xiàn)明顯的毛細(xì)凝聚現(xiàn)象,表明樣品含有介孔。滯后回環(huán)類型屬于H4 型，對應(yīng)于平行板結(jié)構(gòu)的狹縫孔。對應(yīng)的孔徑分布曲線表明，碳微球的孔徑大小主要介于2～15 nm之間，BJH 脫吸附平均孔徑為6.37 nm，孔徑在2～50 nm 的稱為介孔（或稱中孔），介孔材料是一種孔徑介于微孔與大孔之間的具有巨大比表面積和三維孔道結(jié)構(gòu)的新型材料，且由于其具有大的有效比表面積、孔徑均一等諸多優(yōu)點逐漸成為人們廣泛研究的熱點。多孔電極材料在工作過程中，電解液中的離子在大于粒子尺寸的孔中，可以自由傳輸和電荷存儲，因此孔徑的大小對于電極材料的電化學(xué)存儲性能影響巨大。使用BET 計算模型得到碳微球的比表面積為535.04 m2/g，單點法計算孔容為0.26 cm3/g。碳微球的孔是由微晶彼此搭接、交織所形成的，整個孔網(wǎng)絡(luò)提供了碳微球的比表面積，比表面積越大的材料一般孔含量越高，繼而電化學(xué)性能越佳。

圖9 Yolk-Shell果糖基碳微球（PYSFLP-9）的N2吸附-脫附等溫線和孔徑分布圖

圖10 PYSFLP-9在不同掃描速率下的CV曲線

圖11 PYSFLP-9在不同電流密度下的GCD曲線

2.4 果糖基碳微球電化學(xué)性能測試

為了探究PYSFLP-9 的電化學(xué)性能，本實驗將PYSFLP-9 作為工作電極，并使用兩電極體系在7 mol/L KOH 電解質(zhì)溶液中進(jìn)行測試。其低掃描速率下的CV 曲線（見圖10）與預(yù)期的對稱矩形非常接近。此外，所有GCD 曲線（見圖11）為幾乎對稱的三角形，這些結(jié)果顯示了典型的雙電層電容器行為。當(dāng)電流密度為0.1 A/g 時，按照公式(1)、公式(2)和公式(3)計算得出，其比電容為96 F/g，能量密度為3.16 Wh/kg，功率密度為28.06 W/kg。

3 結(jié)論

本研究使用果糖作為碳源，木質(zhì)素磺酸鹽協(xié)同三嵌段共聚物P123 作為模板劑，經(jīng)過水熱碳化法得到果糖基微球，再經(jīng)過高溫碳化處理，制備Yolk-Shell果糖基碳微球材料，并研究其在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.1 以果糖為碳源，木質(zhì)素磺酸鹽協(xié)同三嵌段共聚物P123 作為模板劑，通過水熱碳化法成功地制備得到形貌可調(diào)控的果糖基微球。改變水熱碳化反應(yīng)時間以及木質(zhì)素磺酸鹽的添加量可以控制最終得到的微球形貌。

3.2 僅用果糖與P123進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)、或僅用果糖與木質(zhì)素磺酸鹽進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)均不能得到表面有類蜂巢狀紋絡(luò)的微球材料，只有將果糖、木質(zhì)素磺酸鹽和P123 三者同時進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，才可以得到表面有類蜂巢狀紋絡(luò)的微球材料。

3.3 經(jīng)高溫碳化處理過后，制備的中空多孔Yolk-Shell 果糖基碳微球材料具有良好的電化學(xué)性能，其比表面積為535.04 m2/g，孔容為0.26 cm3/g。在電流密度為0.1 A/g 時，其比電容為96 F/g，能量密度為3.16 Wh/kg，功率密度為28.06 W/kg。