[發(fā)明專利]一種電弧法制備碳納米角的方法

在審

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• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104609390A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 孫清友
• 申請（專利權）人: 北京清大際光科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

技術領域

本發(fā)明屬于碳納米材料制備工藝技術領域，特別涉及一種電弧法制備碳納米角的方法。

背景技術

隨著納米技術的迅速發(fā)展，單壁碳納米角因其特殊的管錐狀結構和特性，在材料科學和生物醫(yī)學領域中得到越來越廣泛的應用。自1999年Ijima首次發(fā)現碳納米角后，與之相關的研究逐漸成為新材料領域的研究熱點，碳納米角具有許多吸引人的物理化學性質，比如，電導率高、機械性能好、比表面積大、長徑比大等。碳納米角表面可功能化，提供了對其功能化修飾的平臺，擴大了其應用范圍，碳納米角集體能增強滲透聚集效應并且細胞吸收率高。碳納米角的這些優(yōu)良特性使其在電化學、吸附劑、藥物傳輸體系、生物標記等諸多領域有重要的應用。

碳納米角的宏量制備最早由日本的Ijima等人在室溫下用激光法實現(Chem.Phys.Lett.,1999,165-170)。他們使用CO2激光器在Ar氣氛中760Torr壓力下蒸發(fā)石墨棒，獲得了高純度的碳納米角。由于激光法的成本較高，研究人員后來發(fā)展了碳納米的電弧法制備。電弧法是通過電弧放電蒸發(fā)石墨，使碳原子重新組合為碳納米角。Sano?N等人報道了以水或者液氮作為介質采用電弧法制備碳納米角(J.Phys.D:Appl.phys,2004,37,1720；Nanotechnology，2004，15，546-550)，但該方法中水或液氮的使用，使得操作比較復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出了一種電弧法制備碳納米角的方法，解決現有的電弧法制備碳納米角操作復雜的問題。

一種電弧法制備碳納米角的方法，是以石墨棒作為電弧法制備碳納米角的陰陽兩極，陰陽兩極正對放置，在高電流和壓縮空氣氣氛下進行直流電弧放電，在直流電弧放電過程中，不斷消耗陽極石墨棒，并保持陰陽兩極的間距為1～3nm，制得碳納米角。

其中，優(yōu)選地，所述石墨棒為方形光譜石墨電極。

其中，優(yōu)選地，所述方形光譜石墨電極的尺寸為30mm*30mm*310mm。

其中，優(yōu)選地，所述直流電弧放電時的放電電流為1000～2000A。

其中，優(yōu)選地，所述壓縮空氣氣氛的壓力為-3～-4*10^-2MPa。

其中，優(yōu)選地，所述壓縮空氣氣氛下電弧灼燒溫度為2000～2500℃。

其中，優(yōu)選地，還包括將得到碳納米角在空氣中灼燒的步驟，用以去除納米石墨烯中少量的無定形碳，灼燒溫度400-500℃。

本發(fā)明的有益效果：

1)本發(fā)明使用直流電弧法，設備簡單、生產成本低，生產效率高，且綠色無污染。

2)本發(fā)明制得的碳納米角產物純度高，經簡單純化之后，碳納米角純度可達到95％以上。

3)本發(fā)明的制得的碳納米角的掃描及透射電子顯微鏡表征表明碳納米角的直徑為2-5nm，聚集成直徑為80-100nm的球形聚集體。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的后提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所得的碳納米角透射電子顯微鏡照片(55nm)；

圖2為本發(fā)明所得的碳納米角透射電子顯微鏡照片(20nm)。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動后提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

一種電弧法制備碳納米角的方法，是以石墨棒作為電弧法制備碳納米角的陰陽兩極，陰陽兩極正對放置，在高電流和壓縮空氣氣氛下進行直流電弧放電，在直流電弧放電過程中，不斷消耗陽極石墨棒，并保持陰陽兩極的間距為1～3nm，制得碳納米角。

實施例1

一種電弧法制備碳納米角的方法，是以石墨棒作為電弧法制備碳納米角的陰陽兩極，陰陽兩極正對放置，在高電流和壓縮空氣氣氛下進行直流電弧放電，在直流電弧放電過程中，不斷消耗陽極石墨棒，并保持陰陽兩極的間距為2nm，制得碳納米角。

其中，石墨棒為方形光譜石墨電極，方形光譜石墨電極的尺寸為30mm*30mm*310mm。