[發(fā)明專利]一種復(fù)合納米碳材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811510111.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN109368615B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊少明;其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建星宏新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/15
• 分類號(hào): C01B32/15;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中山市科創(chuàng)專利代理有限公司 44211
• 代理人: 毛海娟

本發(fā)明公開了一種復(fù)合納米碳材料及其制備方法，該材料包含納米碳纖維和生長在上的納米碳球，納米碳纖維直徑為0.1～1μm，納米碳球直徑為10～1000nm。通過兩個(gè)化學(xué)氣相沉積步驟制備，先在含有鐵、鎳、鉻和鎂的載體型催化劑作用下，加熱通入碳?xì)浠衔锖蜌錃膺M(jìn)行反應(yīng)在基板上生長納米碳纖維，再停止氫氣供給降低碳?xì)浠衔锪髁吭诩{米碳纖維表面生長納米碳球。本發(fā)明納米碳球/納米碳纖維復(fù)合碳材料，由一維碳纖維和零維納米碳球復(fù)合而成，形態(tài)安定而且還可以取一段復(fù)合納米碳球/碳纖維來應(yīng)用于如微電極，超微小電容器等，并且可以通過調(diào)控反應(yīng)條件來調(diào)控納米碳纖維的微觀尺寸和納米碳球的數(shù)量。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種復(fù)合納米碳材料及其制備方法，屬于多功能碳纖維材料技術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】

碳纖維材料領(lǐng)域內(nèi)，納米碳球因其具有一方面具備普通碳材料的優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、另一方面具有較高的比表面積和活性位點(diǎn)。尤其是具有較大的比表面積和孔體積、均一的孔道結(jié)構(gòu)、可控的形貌及可調(diào)的表面化學(xué)性質(zhì)等特點(diǎn)，可應(yīng)用于催化、超級(jí)電容器、電極材料、吸附分離及能量儲(chǔ)存等諸多現(xiàn)代技術(shù)領(lǐng)域。

近20年來,有不少制備納米碳球的技術(shù)被公開。例如，用二茂鐵在1000℃下熱解樟腦蒸氣得到由納米碳球組成的海綿狀碳材料；在850℃下用高嶺土負(fù)載鎳催化裂解C₂H₂得到了黑色粉末狀空心納米碳球；用高嶺土負(fù)載過渡金屬催化劑在不低于650℃的溫度下合成了粒徑在400～2000nm的納米碳球；利用不銹鋼高壓釜在350℃下用二茂鐵催化電石和氯仿反應(yīng),制備了50～150nm的無定形結(jié)構(gòu)毛絨形貌的納米碳球，催化裂解氣化煤油等。

但是，開發(fā)結(jié)構(gòu)形態(tài)新穎的納米碳球，并且降低成本、以提高性價(jià)比、擴(kuò)大用途，仍然是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問題，例如納米碳球于超級(jí)電容的電極材料具有廣闊的應(yīng)用前景，但是由于納米碳球堆積使得有效比表面積變低，所以需要開發(fā)具有較大有效比表面積的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題點(diǎn)，提供一種同時(shí)具有兩種形態(tài)的復(fù)合納米碳材料，該碳材料為納米碳纖維上生長納米碳球。

本發(fā)明的另一目的是提供一種上述復(fù)合納米碳材料的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種復(fù)合納米碳材料，其特征在于包含納米碳纖維和生長在上的納米碳球。

如上所述的一種復(fù)合納米碳材料，其特征在于所述的納米碳纖維直徑為0.1～1μm，長度為1μm以上，隨著產(chǎn)生納米碳纖維的反應(yīng)時(shí)間增加而延長，反應(yīng)1-3小時(shí)達(dá)到最長達(dá)到3毫米長，優(yōu)選地，10～500μm。

如上所述的一種復(fù)合納米碳材料，其特征在于所述的納米碳球直徑為10～1000nm，優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～900nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～800nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～700nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～600nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～500nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～400nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～300nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～200nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為10～100nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為100～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為200～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為300～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為400～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為500～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為600～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為700～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為800～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為900～1000nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為100～900nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為200～800nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為350～650nm；優(yōu)選地，納米碳球直徑為450～550nm。

通過延長步驟b的反應(yīng)時(shí)間，可以增大碳球的尺寸大小，直到1微米以上。但是更優(yōu)選0.1～1μm，因?yàn)樘记蛟龃笕菀自斐蛇B接在一起。