[發明專利]一種碳納米洋蔥的制備方法

無效

• 申請號: 200910083946.8
• 申請日: 2009-05-11
• 公開（公告）號: CN101885481A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 宋懷河;張玉貞;陳曉紅;梁吉鋒;趙木
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油氣開發利用公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;任鳳華

技術領域

本發明涉及一種碳納米洋蔥的制備方法。

背景技術

近年來，各種新型碳納米材料的制備引起人們極大的興趣。早在1980年Iijima便第一次發現了碳納米洋蔥結構。1992年，Ugarte將電弧放電所產生的碳灰中的多面體石墨在HRTEM電子束照射下使之轉變成碳納米洋蔥結構。1995年，Xu和Tanaka同樣應用HRTEM，通過低能電子束輻照，在金屬納米微粒Al，Pt，Au的誘發下，使非晶碳膜轉變為洋蔥狀富勒烯，繼碳納米管之后，又在科學界引起極大轟動。碳納米洋蔥(又叫洋蔥狀碳納米顆粒)是準球形的閉合碳納米籠狀結構，由多層同心籠狀石墨組成，為葡萄狀的團簇堆積，類似于俄羅斯套娃，具有很好的石墨化度和非常接近純石墨的d₀₀₂值，高的機械性能、電學性能、光學性能等。碳納米洋蔥在潤滑油添加劑、光學電子器件、儲能材料(鋰離子電池、超級電容器、太陽能電池等)、復合材料、催化劑載體等方面具有廣泛應用前景。有機功能化后的碳納米洋蔥顯示很好的生物相容性，在有機物中具有很好的溶解性。目前人們已經通過轉化金剛石[I.V.Ponomareva，L.A.Chernozatonskii.How?can?carbon?onion?transform?into?diamond-like?structure.Microelectron?Eng?2003：69：625-628]，金屬催化[T.Cabioc’h，J.P.Riviere，M.Jaouen，J.Delafond，M.F.Denanot，Fullerene?onion?formation?by?carbon-ion?implanation?into?copper，Synthetic?Met?1996：77：253-56]等方法制備出碳納米洋蔥。

目前，制備碳納米洋蔥的原料主要是石墨，一般采用電弧放電法、等離子增強氣相沉積法和電子束照射法等。電弧放電溫度高達4000K，生成的納米洋蔥狀富勒烯晶化程度高、缺陷少、便于研究。通過直流電弧放電就可微量制備出碳納米洋蔥[D.Ugarbte，onion-like?graphite?particles，carbon?1995：33(7)：989-993]。等離子增強氣相沉積法[X.H.Chen，F.M.Deng，J.X.Wang，H.S.Yang，G.T.Wu，X.B.Zhang，J.C.Peng，W.Z.Li.Chem.Phys.Lett?2001；336：201]和電子束照射法[D.Ugart，nature?1992；359：707]等也能制備出一些碳納米洋蔥。但是這些方法需要大量的能量輸入以形成高溫區域去促使碳材料結構轉化，所以副產物以及產物結構的不可確定性都成了碳納米洋蔥應用與大量生產的制約因素。因此，尋找一種簡單可行、易于控制的碳納米洋蔥的制備方法并開發其應用是目前該方向研究的重點之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳納米洋蔥的制備方法。

本發明提供的碳納米洋蔥的制備方法，包括如下步驟：

1)將碳原料與過渡金屬化合物混合溶解于有機溶劑中；所述碳原料為芳烴重油和/或聚合物樹脂；

2)將步驟1)的產物在惰性氣氛中進行炭化反應；得到碳納米洋蔥。

所述芳烴重油可為精制煤焦油、煤焦油瀝青、石油重油和石油瀝青中的至少一種。

所述聚合物樹脂可為酚醛樹脂、環氧樹脂、呋喃樹脂、脲醛樹脂中的至少一種。所述酚醛樹脂具體可為堿性酚醛樹脂或酸性酚醛樹脂。所述脲醛樹脂具體可為糠醛樹脂。

所述過渡金屬化合物可為茂基過渡有機金屬化合物、羰基過渡有機金屬化合物、乙酰丙酮基過渡有機金屬化合物、過渡金屬乙酸鹽、過渡金屬硝酸鹽和過渡金屬氯化物中的至少一種。

所述茂基過渡有機金屬化合物具體可為二茂鐵、二茂鈷和二茂鎳中的至少一種。所述羰基過渡有機金屬化合物具體可為羰基鐵、羰基鈷和羰基鎳中的至少一種。所述乙酰丙酮基過渡有機金屬化合物具體可為乙酰丙酮鉻、乙酰丙酮鉑、乙酰丙酮鈷和乙酰丙酮鈀中的至少一種。所述過渡金屬乙酸鹽具體可為乙酸銅、乙酸鈷、乙酸鎳和乙酸鐵中的至少一種。所述過渡金屬硝酸鹽具體可為硝酸鐵、硝酸鈷和硝酸鎳中的至少一種；所述過渡金屬氯化物為氯化鐵、氯化鈷和氯化鎳中的至少一種。金屬可基于如下原則選擇：要與碳有很好的相容性，金屬與配位體間的作用較弱，且容易合成得到。