[發明專利]一種碳納米管自組裝的新型多孔碳材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710102752.2
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN108502865B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 封偉;張飛;馮奕鈺
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開一種碳納米管自組裝的新型多孔碳材料的制備方法，將純鐵片在高溫下處理后；以處理后的鐵片為基體，在惰性氣氛保護下以鄰二氯苯為碳源，通過CVD生長材料；制備出一種新型的毛線球狀碳材料，制備的碳材料由碳納米管團聚而成，通過氮氣吸脫附計算出這種材料具有很高的比表面積，可以達到1500～2000m²/g。

技術領域

本發明涉及一種新型碳材料制備的方法，具體地說涉及一種碳納米管自組裝的多孔球狀碳材料的制備方法。

背景技術

碳元素是自然界中存在的與人類最密切相關、最重要的元素之一，它具有多樣的電子軌道特性(sp、sp²、sp³雜化)，再加之sp²的異向性而導致晶體的各向異性和其排列的各向異性，因此以碳元素為唯一構成元素的碳材料具有各式各樣的性質，并且新碳素相和新型碳材料還不斷被發現和人工制得。碳元素作為單一元素可形成結構與性能完全不同的物質，碳的同素異形體包括金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管、碳纖維等?？蒲泄ぷ髡咭褜μ疾牧线M行了廣泛研究，制備了碳納米管、碳纖維、碳螺旋管、碳球、碳三角錐、碳納米帶、石墨烯等不同形式和性質的碳材料。由于碳具有形式和性質的多樣性，從而決定了碳材料仍有許多未開發部分，促使了科研人員對碳材料進行更多樣化的研究。目前制備碳材料的主要方法有化學氣相沉淀法等，化學氣相沉淀法是制備碳材料最為常用的技術。多孔碳材料是一種具有不同孔結構的碳材料，其孔徑可以根據實際應用的要求進行調控，使其孔徑大小處于納米級微孔至微米級大孔之間。多孔碳材料具有除了具有碳材料的化學穩定性好、導電性好、價格低廉等優點；同時，多孔結構又使其具有比表面積大、孔道結構可控等特點。多孔碳材料在氣體分離、水的凈化、色譜分析、光催化及能量存儲等領域得到廣泛應用。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術中的不足，提供了新型的多孔球狀碳材料的制備方法，該方法成功制備了一種由碳納米管自組裝形成的多孔球狀碳材料。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

一種碳納米管自組裝的新型多孔碳材料的制備方法，將鐵片置于管式爐中并在空氣氣氛中自室溫升溫至700—800攝氏度進行保溫10～30min，以使鐵原子活化，作為生長碳材料的基體和催化劑；再更換為惰性氣氛下繼續升溫自800—950攝氏度并保溫30～90min，將碳源鄰二氯苯注射到管式爐中，碳源裂解后的碳原子吸附到鐵片的表面，在鐵原子的催化作用下在鐵片表面生長碳納米管，得到多孔碳材料。

在上述技術方案中，鐵片選擇純鐵片，置于丙酮中，超聲10—20min，清理干凈鐵片表面的雜質后在空氣中干燥。

在上述技術方案中，將鐵片置于管式爐中并在空氣氣氛中自室溫升溫至760—800攝氏度進行保溫20～30min。

在上述技術方案中，惰性氣氛為氬氣、氦氣或者氮氣。

在上述技術方案中，惰性氣氛流量是50-500sccm。

在上述技術方案中，碳源鄰二氯苯的注射速度為5～20ml/h。

在上述技術方案中，升溫至850—900攝氏度，保溫60—90min。