[發明專利]一種單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈及其制備方法

在審

• 申請號: 202110760128.8
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113562724A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 趙新洛;劉軼;暢偉偉;李倩倩;朱天翔;房良;劉馥;劉一幡
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C01B32/168
• 分類號: C01B32/168;C01B32/159;C01B32/178;C01B32/15
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

a.開口單壁碳納米管制備：

將直徑為0.6～1.3nm的單壁碳納米管在含氫混合氣體中或在干燥空氣中進行開口處理，得到開口單壁碳納米管；

b.短碳鏈制備：

采用電弧法或激光燒蝕法，制備較短的線性碳鏈分子C_nH₂，其中n為碳原子數，n的取值為6～40，得到短碳鏈；

c.封裝處理：

將在所述步驟a中所得開口單壁碳納米管和在所述步驟b中所得的短碳鏈置于容器中，生成單壁碳納米管封裝短碳鏈；

d.進行短碳鏈融合反應生成單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈：

將在所述步驟c得到的單壁碳納米管封裝短碳鏈置于惰性氣體或高真空中，進行熱處理，生成單壁碳納米管封裝超長碳鏈。

2.根據權利要求1所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法，其特征在于：在所述步驟a中，含氫混合氣體含有氮、氬、氦、氖中的至少一種氣體和氫氣。

3.根據權利要求1所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法，其特征在于：在所述步驟a中，進行開口處理時，在含氫體積比不低于三分之一的含氫混合氣體中將單壁碳納米管加熱至400～1000℃，或者在干燥空氣中將單壁碳納米管加熱至200～800℃，獲得開口單壁碳納米管。

4.根據權利要求1所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法，其特征在于：在所述步驟b中，利用液相電弧法，在有機溶劑中制備短碳鏈C_nH₂，其碳鏈長度為8～40個碳原子之間，得到短碳鏈與有機溶劑的混合物。

5.根據權利要求1所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法，其特征在于：在所述步驟b中，利用液相電弧法，采用甲醇、正己烷、乙醇、乙腈中的至少一種作為有機溶劑，在有機溶劑中采用石墨電極，電流不低于20A，在外部不高于-20℃的冷卻環境下起弧至少2小時，獲得含有短碳鏈的有機溶液，過濾掉溶液中碳顆粒，得到短碳鏈與有機溶劑的混合物，作為后續進行短碳鏈融合反應的反應物材料，備用。

6.根據權利要求1所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法，其特征在于：在所述步驟c中，將在所述步驟a中所得開口單壁碳納米管和在所述步驟b中所得的短碳鏈置于高壓反應釜中，反應溫度為40～500℃，反應時間至少為24小時，進行短碳鏈融合反應，然后將產物自然冷卻到室溫，再將產物進行洗滌，去掉碳管表面的短碳鏈，得到單壁碳納米管封裝短碳鏈。

7.根據權利要求1所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法，其特征在于：在所述步驟d中，在真空環境下或惰性氣體中，以不低于1℃/min的升溫速度，將在所述步驟c得到的單壁碳納米管封裝短碳鏈加熱到300～1500℃，保溫至少1小時，進行短碳鏈融合反應，得到單壁碳納米管封裝超長碳鏈。

8.根據權利要求7所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法，其特征在于：當在真空環境下進行短碳鏈融合反應時，采用氣壓為10^-1-10^-8Torr的真空環境。

9.一種單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈，其特征在于：利用權利要求1所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈的制備方法制備而成。

10.根據權利要求9所述單壁碳納米管封裝超長線性碳鏈，其特征在于：其中超長線性碳鏈的碳原子數不低于50。