一种连续合成单壁碳纳米管的方法技术

本发明专利技术涉及一种连续合成单壁碳纳米管的方法，其特征在于以含氢的载气连续地将正硅酸乙酯和二茂铁带入高温反应区，经原位反应生成具有催化效应的铁－二氧化硅的纳米复合粒子，在直接催化气氛中使原料分解得到的碳形成连续单壁纳米管；所述高温反应区温度为９００－１２００℃，载气由氢气和稀释气体组成，其中氢气所占的摩尔百分比为５－８５；反应区的持续时间为２０－６０分钟，含氢载气的总流量为８００－２４００ｍｌ／ｍｉｌ，正硅酸乙酯流量为２０－１００ｍｇ／ｍｉｎ，二茂铁的流量为０．３－３ｍｇ／ｍｉｎ。所得到的单壁碳纳米管的直径在２ｎｍ左右，以束的形式存在，长度为数微米到数十微米，收率高达８％。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种连续合成单壁碳纳米管的方法
本专利技术涉及一种连续合成单壁碳纳米管的方法，更具体地说涉及一种用二茂铁和正硅酸乙酯作为原料的大批量连续合成高质量的单壁碳纳米管的方法。
技术介绍
自1991年首次合成得到碳纳米管以来，由于碳纳米管尤其是单壁碳纳米管具有独特的性能，如高强度、储氢、导电性、场电子发射及高比表面积等而受到格外的关注，在先进复合材料、平板显示器、燃料电池、锂粒子电池和超级电容器方面有潜在的巨大用途。虽然多壁碳纳米管已经部分开始商业化生产，但是迄今为止还无法大批量生产单壁碳纳米管。目前单壁碳纳米管的主要合成方法有电弧等离子法、激光烧蚀法和催化热分解法三种，其中电弧法和激光法这两种方法都需要将石墨蒸发，消耗大量的能量，难以放大作为大批量生产用的工艺。催化热分解法是将铁、钴、镍等催化剂分散在陶瓷、硅、石墨或玻璃基板上，通过催化热分解含碳化合物在基板上合成单壁碳纳米管，使用的含碳化合物通常为烃类或者一氧化碳。但这种方法的合成速度非常慢，而且常常伴有多壁碳纳米管的形成，很难适合于大量生产。之后发现将一些无机物的纳米粉体(如二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁等)作为催化剂载体，和作为催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续合成单壁碳纳米管的方法，包括以二茂铁为催化剂的前驱体，其特征在于以含氢的载气连续地将正硅酸乙酯和二茂铁带入高温反应区，经原位反应生成具有催化效应的铁－二氧化硅的纳米复合粒子，在直接催化气氛中使原料分解得到的碳形成连续单壁纳米管；所述高温反应区温度为９００－１２００℃，载气由氢气和稀释气体组成，其中氢气所占的摩尔百分比为５－８５；反应区的持续时间为２０－６０分钟。

【技术特征摘要】
1.一种连续合成单壁碳纳米管的方法，包括以二茂铁为催化剂的前驱体，其特征在于以含氢的载气连续地将正硅酸乙酯和二茂铁带入高温反应区，经原位反应生成具有催化效应的铁-二氧化硅的纳米复合粒子，在直接催化气氛中使原料分解得到的碳形成连续单壁纳米管；所述高温反应区温度为900-1200℃，载气由氢气和稀释气体组成，其中氢气所占的摩尔百分比为5-85；反应区的持续时间为20-60分钟。2.按权利要求1所述的连续合成单壁碳纳米管的方法，其特征在于含氢载气的总流量为800-...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国斌，施益峰，全慧娟，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]