[發(fā)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710102752.2
• 申請(qǐng)日: 2017-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN108502865B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 封偉;張飛;馮奕鈺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B32/05
• 分類號(hào): C01B32/05
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)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(hù)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(tuán)聚而成，通過氮?dú)馕摳接?jì)算出這種材料具有很高的比表面積，可以達(dá)到1500～2000m²/g。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(shù)

碳元素是自然界中存在的與人類最密切相關(guān)、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(dǎo)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(gòu)成元素的碳材料具有各式各樣的性質(zhì)，并且新碳素相和新型碳材料還不斷被發(fā)現(xiàn)和人工制得。碳元素作為單一元素可形成結(jié)構(gòu)與性能完全不同的物質(zhì)，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?duì)碳材料進(jìn)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(zhì)的碳材料。由于碳具有形式和性質(zhì)的多樣性，從而決定了碳材料仍有許多未開發(fā)部分，促使了科研人員對(duì)碳材料進(jìn)行更多樣化的研究。目前制備碳材料的主要方法有化學(xué)氣相沉淀法等，化學(xué)氣相沉淀法是制備碳材料最為常用的技術(shù)。多孔碳材料是一種具有不同孔結(jié)構(gòu)的碳材料，其孔徑可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求進(jìn)行調(diào)控，使其孔徑大小處于納米級(jí)微孔至微米級(jí)大孔之間。多孔碳材料具有除了具有碳材料的化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，多孔結(jié)構(gòu)又使其具有比表面積大、孔道結(jié)構(gòu)可控等特點(diǎn)。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(chǔ)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

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(jìn)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(xù)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(shù)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(zhì)后在空氣中干燥。

在上述技術(shù)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(jìn)行保溫20～30min。

在上述技術(shù)方案中，惰性氣氛為氬氣、氦氣或者氮?dú)狻?/p>

在上述技術(shù)方案中，惰性氣氛流量是50-500sccm。

在上述技術(shù)方案中，碳源鄰二氯苯的注射速度為5～20ml/h。

在上述技術(shù)方案中，升溫至850—900攝氏度，保溫60—90min。