【技术实现步骤摘要】
一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法
本专利技术涉及一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法,具体采用介质阻挡放电“引弧”来增强电弧放电的技术制备高性能的纳米碳材料的方法。高性能的纳米碳材料可用于涂料、橡胶增强、油墨、电子元件等方面。
技术介绍
碳纳米材料是指具有成相或晶粒结构的长度≤100nm的材料。它包括具有颗粒尺寸为1-100nm的超微粒子材料和由纳米超微粒子组成的纳米固体材料。目前,经全球科学界的大量充分有效的研究,合成碳纳米材料的方法已有各种开发应用,如具有宏观量合成的石墨电弧法、化学气相沉积法(催化裂解法)以及激光蒸发法等,其制备的材料特性也存在极大差异,有碳纳米颗粒、无定形碳、碳纳米球、碳纳米管和碳纳米管粒子及催化剂粒子等,其中尤以网状具有螺旋、管状结构的碳纳米管性能特别突出,其质.轻、近六边形完美一维结构,以及本身所具有的奇特力学、电磁学和化学性能,借助纳米材料本身的自组装效应、小尺寸和量子及表面效应,与其他材料复合,广泛应用于场发射电子源用微型电子元件(如纳米线、纳米棒、纳米电子开关、记忆元件等)、纳米储氢材料、超大容量双电层电容材料、微型零件(如微型齿轮、分子线圈、活塞、泵)、隐形飞机的雷达吸波材料、光导材料、非线性光学材料、软铁磁性材料和分子载体及生物传感材料等。碳纳米材料是现代国民经济中不可缺少的重要化工原料之一,在许多基础工业部门发挥着重要的作用。例如,在橡胶工业中,炭黑、碳纳米管是橡胶制品的补强剂和填充剂;在涂料工业和油墨中,炭黑是影响产品黑度最重要的添加剂;在塑料工业中,碳纳米管不仅 ...
【技术保护点】
一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法,其特征在于:以气态或可气化含碳原料为碳源,将可被电离成等离子体的气体作为载气,使用旋转进气的方式,以载气带动碳源通过等离子体区域进行裂解反应,从而得到高性能的纳米碳材料;纳米碳材料和反应后的尾气分开后,部分尾气循环预热未反应的混合气体后可再次进入等离子发生装置再次反应,以得到低成本、高导电性能的纳米碳材料;所述制备纳米材料的方法采用介质阻挡放电与电弧放电结合的模式,放电电压为360 V‑100 kV,电流在0.1‑10 A;所述介质阻挡放电部分为绝缘管壁外围包上一层导电圆环,轴心处为电极,所述电弧放电部分为一个包覆了导电圆环的金属管;所述电弧放电与所述介质阻挡放电共用一根电极,同时接到电源低压端,当放电开始后,绝缘管中首先以介质阻挡放电的模式产生电弧,在气流的冲击下,电弧往前移动,随后电极与金属管壁放电,产生一个更大的电弧,产生的电弧在旋转进气的作用下高速旋转。
【技术特征摘要】
1.一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法,其特征在于:以气态或可气化含碳原料为碳源,将可被电离成等离子体的气体作为载气,使用旋转进气的方式,以载气带动碳源通过等离子体区域进行裂解反应,从而得到高性能的纳米碳材料;纳米碳材料和反应后的尾气分开后,部分尾气循环预热未反应的混合气体后可再次进入等离子发生装置再次反应,以得到低成本、高导电性能的纳米碳材料;所述制备纳米材料的方法采用介质阻挡放电与电弧放电结合的模式,放电电压为360V-100kV,电流在0.1-10A;所述介质阻挡放电部分为绝缘管壁外围包上一层导电圆环,轴心处为电极,所述电弧放电部分为一个包覆了导电圆环的金属管;所述电弧放电与所述介质阻挡放电共用一根电极,同时接到电源低压端,当放电开始后,绝缘管中首先以介质阻挡放电的模式产生电弧,在气流的冲击下,电弧往前移动,随后电极与金属管壁放电,产生一个更大的电弧,产生的电弧在旋转进气的作用下高速旋转。2.根据权利要求1所述的一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法,其特征在于:所述一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法采用介质阻挡放电和电弧放电组合放电等离子体法,所述组合放电等离子体法前部为介质阻挡放电,后部为电弧放电,所述介质阻挡放电部分起到“引弧”作用,电弧从介质阻挡放电的微弱电弧扩大成电弧放电的强电弧;制备纳米碳材料过程中产生的等离子体的温度在1000-6500℃之间。3.根据权利要求1所述的一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法,其特征在于:所述介质阻挡放电部分气体流速较高,反应停留时间在0.01-0.1s间,所述电弧放电部分气体流速较低,反应停留时间在0.1-360s间,所述介质阻挡放电部分放电距离为0.3-3cm,所述电弧放电部分金属管壁与电极距离为3-11cm。4.根据权利要求1所述的一种介质阻挡放电与电弧放电结合的放电模式制备纳米碳材料的方法,其特征在于:所述电极材料为铁、铜、钨、石墨等中的一种或几种...
【专利技术属性】
技术研发人员:洪若瑜,王烽,谢春荣,蒋满云,
申请(专利权)人:苏州纳康纳米材料有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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