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1. 研究目的与意义（文献综述）
近十年来，碳材料以其独特的性质和广泛的应用受到研究者们的狂热追捧。随着石墨化碳、碳纳米纤维等各种改良碳材料的产生，这一地位得到进一步提升。其中特别是杂原子的掺杂使得碳材料产生了质的飞跃。掺杂的原子可以有效调整碳材料的亲水性、导电性、碱性以及电荷密度，从而极大地扩展了其应用领域。近年来，n掺杂的碳材料在吸附、电催化以及电池等方面都表现出特有的优势，尤其是在电容器方面的应用，n原子的引入可以提高电解液的浸润性和导电性，并且能产生赝电容。
迄今为止，合成氮掺杂碳材料的方法主要集中在传统的硬模板法、非水相的溶剂诱导挥发自组装法、水相的协同自组装法以及后处理法。目前，非水相的溶剂诱导挥发自组装法和水相自组装法广受青睐。它们成功地避免了预先合成模板的繁琐步骤和牺牲模板造成的浪费。但是，这两种方法都需要对合成条件进行一系列严格的控制，实验参数的变化很容易引起产物的结构、形貌甚至组分的改变。对于非水相的溶剂诱导挥发自组装法而言，前驱体和模板的溶解性、溶剂的选择以及挥发速率的控制都是实验成败与否的关键；而在水相合成中，反应物的浓度、比例、溶液的 ph 甚至搅拌速率都会对产物造成影响。因此，人们迫切需要一种简单、高效甚至无溶剂的新型合成方法。
2. 研究的基本内容与方案
基本内容与目标：试图找出一种无溶剂法合成微米碳球材料的制备方法，通过固态水热法结合反应釜烧结获得微米碳球，在后期的碳化和活化后，可以得到高比表面积的微米碳球。本制备方法工艺简单，避免了溶剂的使用，只采用简单的热处理工艺，实现了固体材料之间的分子分散和组装，而且原料几乎完全反应，无“三废”排放，符合原子经济学和绿色化学的要求。
技术方案及措施：称取间苯二胺，六亚甲基四胺和表面活性剂F-127；放入研体，加入微量去离子水，通过研磨，得到白色胶状物样品；将所得白色胶状物样品装入小烧杯，再放到反应釜，高温烧结并冷却后得到碳微米球材料。六亚甲基四胺与加入的微量水在高温下快速发生水解可逆反应，生成氨气与甲醛，由间苯二胺的氨基与甲醛的醛基发生胺醛缩合反应形成小球，同时，氮原子的孤对电子对可以与碳材料得到大π键形成共轭，继而改善其电化学和催化性能。并通过改变不同反应物的比例来调控其微观形貌，试图得到分散性良好且均一分布的碳球。并通过XRD观测碳球内部的孔结构。
3. 研究计划与安排
1.第1－4周：查阅相关文献资料，翻译相应英文论文。了解实验仪器、材料、表征及测试方法，设计实验方案，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系，撰写开题报告，开题答辩。
2.第5－8周：按照实验方案进行，合成制备多种不同反应物比例的多孔碳微球等产物。
3.第9－12周：采用sem、tem等方法测试材料的显微结构等。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] zhang z, zhao h, zhang l, et al. one-potsolvent-free strategy for the facile and fast synthesis of highly enrichednitrogen-doped carbons[j]. the journal of physical chemistry c, 2017, 121(21):11524-11533.
[2] yoshida n, hirota y, uchida y, et al. solvent-freesynthesis and koh activation of mesoporous carbons using resorcinol/pluronicf127/hexamethylenetetramine mixture and their application to edlc[j].microporous and mesoporous materials, 2018, 272: 217-221.
[3] liu f, huang k, wu q, et al. solvent‐free self‐assemblyto the synthesis of nitrogen‐doped ordered mesoporous polymers forhighly selective capture and conversion of co2[j]. advancedmaterials, 2017, 29(27): 1700445.
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