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碳/氧化物(氧化铝、氧化硅、氧化钛等)复合物是一类具有广泛用途的材料。由于碳和氧化物之间的协同作用，该复合物表现出不同于单一组分的独特的物理化学性能，可以作为吸附剂、催化剂载体或直接作为催化剂用于多种吸附或催化过程。目前文献上制备碳/氧化物复合物普遍采用化学气相沉积法或将碳源与氧化物预混合后碳化的方法，所得的碳基本上是以碳颗粒的形式存在，不能均匀分布在氧化物表面，甚至会堵塞氧化物的某些孔道。
本课题组的研究发现，含有羟基、羧基等极性官能团的有机物可以通过与氧化物表面羟基的作用从而单层分散到载体表面。如果将有机物在载体上原位碳化，就有可能制得碳在表面均匀分布的碳/氧化物复合物。
基于以上设想，我们首先选择蔗糖作为碳源，研究蔗糖在氧化铝上的分散行为。XRD、DTA-TG和FT-IR等多种表征手段均证实了蔗糖能够在氧化铝表面单层分散。控制蔗糖/氧化铝样品中的蔗糖含量低于蔗糖的单层分散阈值，然后在氮气保护下将样品快速放入事先加热好的管式炉(600℃)中进行碳化，制得了碳均匀分布的碳/氧化铝复合物(CCA)。氮吸附分析发现，CCA样品的最可几孔径比氧化铝的最可几孔径减小了近0．8 nm，约为一个石墨单层厚度的两倍，表明CCA样品中的碳是以小石墨片的形式均匀分布于氧化铝表面。XPS的实验结果也印证了这一点。通过调变蔗糖的浸渍用量和次数，还制得了碳层的覆盖度和层数不同的碳/氧化铝复合物。对不同CCA样品的孔径分布进行理论模拟，进一步验证了所得结论。研究还发现，CCA对分子尺寸较大的罗丹明B表现出优良的吸附性能，而且吸附性能的测试结果也证实碳均匀分布的CCA样品确实有效结合了氧化铝的织构和碳的表面性质。此外，CCA载贵金属Pt之后在硝基苯加氢还原反应中表现出优于Pt/Al<,2>O<,3>的催化活性。将CCA中的氧化铝用酸溶去，得到了不同形貌的碳材料。这些碳材料比表面积大，孔容大，中孔率高，是一类具有应用潜力的新型中孔碳材料。
除了蔗糖之外，我们还考察了以葡萄糖为碳源制备碳均匀分布的碳/氧化铝复合物的可能性。结果表明，葡萄糖也可以在氧化铝上单层分散，但与蔗糖不同的是，当葡萄糖含量超过单层分散容量后，会继续在氧化铝孔内无序堆积，将孔填满后才会出现晶相葡萄糖。控制葡萄糖的用量，同样制得了碳均匀分布的碳/氧化铝复合物。当载体为氧化硅时，情况有所不同。虽然蔗糖和葡萄糖都可以在氧化硅表面单层分散，但由于碳源糖与氧化硅表面羟基的作用力相对较弱，不能很好地进行原位碳化。
当载体为氧化钛时，以蔗糖为碳源同样制得了碳均匀分布的碳/氧化钛复合物(CCT)。均匀包覆的碳层可以提高氧化钛的热稳定性，使氧化钛能够在700℃仍保持锐钛矿相。光催化性能测试表明：在紫外光照射下，CCT对亚甲基蓝光催化降解反应的催化活性大大高于纯氧化钛，甚至高于商用P25；在可见光照射下，CCT也能够有效光催化降解亚甲基蓝，而在纯TiO<,2>表面亚甲基蓝只能发生“光漂白”。