[發(fā)明專利]一種納米碳材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010931799.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-07
• 公開（公告）號(hào): CN111960412B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張瑩;孫雪嬌;陳斌;丁輝;周忠福
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海晶頓科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/21
• 分類號(hào): C01B32/21;C01B32/22
• 代理公司: 重慶以知共創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50226
• 代理人: 鐘亮

本發(fā)明提出了一種納米碳材料，包括原材料鱗片石墨；其制備方法如下：S1：將原材料鱗片石墨利用研磨設(shè)備進(jìn)行研磨操作，其中研磨設(shè)備的轉(zhuǎn)速設(shè)置為3000?4000r/min，且研磨設(shè)備內(nèi)部的溫度設(shè)置為25?30℃，得到尺寸均一的顆粒；S2：將所述S1中的顆粒在芳香族烴、醇和醚的混合溶液中進(jìn)行浸泡30?60min，經(jīng)過(guò)浸泡處理的顆粒在800?900℃的烘干設(shè)備中進(jìn)行超溫干燥，得到浸泡顆粒。本發(fā)明所制得的納米碳材料，其尺寸均一且分散均勻，不同于常見的納米碳材料，該材料具有部分石墨烯結(jié)構(gòu)同時(shí)有一定的片層結(jié)構(gòu)但是片層間具有弱結(jié)合，表觀密度大于一般納米碳材料，便于存儲(chǔ)運(yùn)輸，且易于聚合物復(fù)合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米碳材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米碳材料及其制備方法。

背景技術(shù)

碳具有多樣的電子軌道特性以及sp2的異向性，以其作為唯一構(gòu)成元素的碳材料具有各式各樣的形態(tài)及性質(zhì)。其中納米碳材料作為一類常見的碳材料基于多種性能優(yōu)勢(shì)具有廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的制備方法多為化學(xué)法和電化學(xué)法，但是步驟較繁瑣且所得產(chǎn)品易團(tuán)聚、性能不穩(wěn)定、粒度分布不均勻、收集難度大等問(wèn)題。而等離子體技術(shù)以高效、簡(jiǎn)便、低污染等特點(diǎn)開始用于納米碳材料的制備，通過(guò)改變等離子體氣氛及相關(guān)工藝參數(shù)，可生產(chǎn)特定的產(chǎn)品或進(jìn)行表面改性。例如使用等離子體處理或生產(chǎn)納米粒子：CNTs或石墨烯。同時(shí)由于納米材料的團(tuán)聚現(xiàn)象，致使實(shí)際使用中對(duì)于復(fù)合材料耐磨性、潤(rùn)滑性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能提升有限，同時(shí)由于目前多數(shù)納米碳材料為粉體產(chǎn)品，在后續(xù)存儲(chǔ)、運(yùn)輸以及使用過(guò)程中引起的粉塵問(wèn)題易造成健康及安全隱患，因此我們提出了一種納米碳材料及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種納米碳材料及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種納米碳材料，包括原材料鱗片石墨；

其制備方法如下：

S1：將原材料鱗片石墨利用研磨設(shè)備進(jìn)行研磨操作，其中研磨設(shè)備的轉(zhuǎn)速設(shè)置為3000-4000r/min，且研磨設(shè)備內(nèi)部的溫度設(shè)置為25-30℃，得到尺寸均一的顆粒；

S2：將所述S1中的顆粒在芳香族烴、醇和醚的混合溶液中進(jìn)行浸泡30-60min，經(jīng)過(guò)浸泡處理的顆粒在800-900℃的烘干設(shè)備中進(jìn)行超溫干燥，得到浸泡顆粒；

S3：取0.4-0.6gS2中所述的浸泡顆粒均勻分散平鋪在樣品臺(tái)上，然后將平鋪有浸泡顆粒的樣品臺(tái)放入等離子體反應(yīng)器中；

S4：對(duì)S3中的等離子體反應(yīng)器進(jìn)行抽真空，使得等離子體反應(yīng)器內(nèi)部的壓強(qiáng)達(dá)到20-50Pa，然后對(duì)等離子體反應(yīng)器中的等離子發(fā)射裝置進(jìn)行開啟，并將放大功率調(diào)節(jié)到50-2000W；

S5：向S4中的等離子反應(yīng)器進(jìn)行通入反應(yīng)氣體，使得等離子反應(yīng)器內(nèi)部的總壓強(qiáng)設(shè)置為80-500Pa，反應(yīng)氣體的反應(yīng)時(shí)間設(shè)置為1-120min；

S6：關(guān)閉S4中的等離子發(fā)射裝置，然后向等離子反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行通入氮?dú)夂投栊詺怏w，達(dá)到終止反應(yīng)的目的，得到納米碳材料。

優(yōu)選的，所述S1中，顆粒的大小為10-150目。

優(yōu)選的，所述S3中，樣品臺(tái)的規(guī)格為300mm*300mm。

優(yōu)選的，所述S3中，等離子體反應(yīng)器為低壓輝光放電等離子體反應(yīng)器。

優(yōu)選的，所述S5中，反應(yīng)氣體的流量通過(guò)氣體控制閥進(jìn)行控制，且反應(yīng)氣體為氧氣、氫氣、氮?dú)狻N類化合物、惰性氣體及以上氣體的混合氣體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所制得的納米碳材料，其尺寸均一且分散均勻，不同于常見的納米碳材料，該材料具有部分石墨烯結(jié)構(gòu)同時(shí)有一定的片層結(jié)構(gòu)但是片層間具有弱結(jié)合，表觀密度大于一般納米碳材料，便于存儲(chǔ)運(yùn)輸，且易于聚合物復(fù)合。

具體實(shí)施方式