三维有序大孔导电颗粒(Three-dimensionally ordered macroporous,3DOM)由于具有相互贯通的三维有序结构、孔隙率高、比表面积大、缺陷少、导电性优良、孔壁易于化学改性等独特性能,使其在催化、吸附、传感、电池等领域有着非常重要的应用价值。然而,受目前制备技术及方法的限制,尚难以实现三维有大孔导电颗粒的高通量制备及回收利用,进而限制了其大范围的推广使用。本研究主要应用液滴微流控和胶体晶体逆向模板技术,实现了磁性三维有序大孔导电颗粒的高通量制备及简单回收,并探讨了其结构与电化学性能之间的关系。具体的研究内容如下:1、利用商业化的微管道,快速搭建了液滴微流控装置,并实现了二氧化硅胶体晶体微球的高通量制备。首先,合成单分散的粒径分别为132,250,462,572和629nm的二氧化硅胶体纳米粒子;其次,搭建共轴型和流式聚焦型两种结构的液滴微流控装置;接着,配置20%w/v的二氧化硅胶体分散液通过液滴微流控装置制备成大小均一的液滴,并提出了在线加热搅拌法使液滴中的纳米粒子自组装形成三维有序胶体晶体结构。通过改变装置以及调节内外两相液体流速,实现了几微米至几百微米,多种尺寸及结构的胶体晶体微球的高通量制备。2、以胶体晶体为模板进行逆向复制,实现了磁性三维有序大孔导电颗粒的制备。采用浸渍法将溶解有九水合硝酸铁和糠醇的无水乙醇前驱液填充于胶体晶体微球模板的空隙中,真空抽滤干燥后在80℃下聚合12 h,然后在N2的保护下于管式炉中750℃高温煅烧4 h。最后,溶解去除模板后制得磁性三有维有序大孔(M3DOM)导电颗粒。通过调节胶体晶体微球的结构,实现了多种尺寸及结构的三维有序大孔导电颗粒的高通量制备,并通过扫描电子显微镜技术对其结构进行了表征。3、探讨了磁性三维有序大孔导电颗粒结构与其电化学性能之间的关系。主要运用循环伏安、交流阻抗等电化学方法对其结构和电化学性能进行了研究。结果表明,由于扩散层重叠严重,所有的磁性三维有序大孔导电颗粒都不利于受扩散控制的电化学反应,但是对于受吸附控制的电化学反应,孔径越小的颗粒电活性面积越大,响应信号就越大。对比发现孔径为132 nm的磁性三维有序大孔碳颗粒更有利于在电化学传感方面的应用。综上所述,我们利用液滴微流控和逆向胶体晶体模板法,通过在线加热搅拌法实现了磁性三维有序大孔导电颗粒的高通量制备,其作为电极材料在电池、电容以及电化学传感等方面有着广泛的应用前景。