一种碳纳米线材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米线材料及其制备方法，属于新能源技术领域。该方法利用氨水与有机酸反应所得盐作为碳源，通过碳化活化制备碳纳米线材料。所得碳纳米线为直径为10~50 nm，长度为1~100 μm，其石墨化程度为0.6‑1。本发明专利技术所得材料具有石墨化程度高，比表面积大，原料成本低，操作简单，易于工业化生产等优点，在超级电容器电化学储能领域具有广泛的应用前景。

Carbon nanowire material and preparation method thereof

The invention discloses a carbon nanowire material and a preparation method thereof, belonging to the field of new energy technology. The method uses the salt obtained from the reaction of ammonia water and organic acid as carbon source to prepare carbon nanowire material by carbonization activation. The carbon nano wire diameter of 10~50 nm, length 1~100 m, the graphitization degree of 0.6 1. The material of the invention has the advantages of high degree of graphitization, large surface area, low cost of raw materials, simple operation, easy industrial production and other advantages, can have broad application prospects in the field of electrochemical supercapacitors.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米线材料及其制备方法
本专利技术涉及一种碳纳米线材料及其制备方法。
技术介绍
碳材料由于具备优异的高导热、高耐热、价格低廉、理化性能稳定、工作温度范围宽、易工业化生产等优点而广泛应用于能源、化工、环保、电子和航空航天等诸多国民经济领域。不同形貌结构的碳材料在许多方面有着潜在的应用价值，引起了广泛的关注。石墨化是指将无序的乱层碳结构转化成有序的石墨结构的过程。碳材料的石墨化处理有利于改善材料的晶态结构，提高其导电性能。高度石墨化碳材料，由于其高的导电率、优良的机械加工性能、高度的化学及热稳定性使其在电化学能源、工程、电子、化工等领域具有广泛的应用前景。用于制备碳材料的碳源及其合成原料料主要来自于天然植物、合成高分子和碳水化合物等等。例如，胡可隆等在“用硬质果壳制作电容器专用活性炭的方法”(CN1824604A)中，以硬质果壳为原料，通过400～500℃碳化、700～800℃碱高温活化，制备出比表面积为2000～2600m2/g的活性炭。将其用于超级电容器电极材料时，相比于合成树脂作为原料制作的碳材料，比电容有明显提升。碳纳米线的制备相对更为困难，常采用电子束致沉积法，模板法等制备，工艺复杂，不利于产业化生产。本专利技术提出了采用氨水与有机酸反应产物盐类化合物作为碳源，原材料成本低，工艺简单，易于产业化生产。所制得的碳纳米线具有分散均一，石墨化程度高，比表面积大等优点，有望在电化学储能，吸附分离，生物医药等领域被广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高度石墨化碳纳米线材料及其制备方法。本专利技术采用氨水与有机酸反应产物盐类化合物作为碳源，原材料成本低，工艺鉴定单，易于产业化生产。所制得的碳纳米线具有分散均一，石墨化程度高，比表面积大等优点，有望咋电化学储能，吸附分离，生物医药等领域被广泛应用。本专利技术通过以下技术方案实现：一种高度石墨化的碳纳米线材料，其特征在于：利用氨水与有机酸反应所得盐作为碳源，通过碳化活化制备碳纳米线材料，所得碳纳米线为直径为10～50nm，长度为1～100μm，其石墨化程度为0.6-1。本专利技术还涉及一种碳纳米线材料的制备方法，所述方法包括如下步骤:(1)前驱体碳源的制备：将有机酸溶解于有机溶剂中，保持超声并滴加氨水，溶液出现白色沉淀，将产物抽滤，洗涤，80～120℃干燥，即得到前驱体碳源。(2)碳化:将步骤(1)所制得前驱体碳源放入石英舟，升温速率为1～20℃/min条件，升温至500～1000℃，并在500～1000℃的恒温惰性气氛进行碳化处理，随管式炉炉温降低至室温，取出产物即得到碳纳米线材料。进一步地，所述的碳源前驱体是有机酸与氨水反应所得盐类化合物。进一步地，所述的有机酸包括对苯二甲酸，均苯三甲酸和苯甲酸等，但不仅限于此类有机酸。进一步地，所述的有机溶剂包括如N，N-二甲基甲酰胺，乙醇等有机溶剂但不局限于此二类有机溶剂。进一步地，所述的氨水浓度为1～28％。进一步地，所述的惰性气氛是指氮气、氩气、二氧化碳气体中的一种或者两种以上的混合物，其中混合气体的流量为3-300mL/min。采用HitachiS-4800型扫描电子显微镜对所制备材料进行微观形貌及大小的测试；采用JEM-2100型透射电子显微镜对所制备材料进行微观结构测试；采用AXSD8-Advanced粉末衍射仪(以CuKα射线为射线源，)对所制备的材料进行晶相结构的测试。本专利技术的积极效果本专利技术制备的高度石墨烯化的碳纳米线材料，以有机酸与氨水反应所得盐类化合物为碳源，经热处理制得。原料成本低，工艺简单，易于工业化生产。本专利技术制备得到的碳纳米线材料，石墨烯化程度高，分散均一，比表面积大。本专利技术制备的碳纳米线材料，在电化学储能，吸附分离和生物医药等领域将会有广泛的应用前景。附图说明图1为实施例1制备的碳纳米线材料的扫描电子显微镜图。图2、图3为实施例1制备的碳纳米线材料的不同分辨率的透射电子显微镜图。图4为实施例2制备的高度石墨化碳纳米线团材料的高分辨率透射电子显微镜图。图5为实施例3制备的高度石墨化碳纳米线团材料的X一射线衍射图。具体实施方案为了更好的理解本专利技术，下面通过具体实例进行进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1：(1)前驱体碳源的制备：将0.1g对苯二甲酸溶解于100mLN，N-二甲基甲酰胺溶剂中，保持超声并滴加30mL浓氨水，溶液出现白色沉淀。将产物抽滤，洗涤，80℃干燥，即得到前驱体碳源。(2)碳化:将步骤(1)所制得碳源前驱体放入石英舟，升温速率为5℃/min升至900℃，并在900℃的恒温惰性气氛进行碳化处理，随管式炉炉温降低至室温，取出产物即得到高度石墨化的碳纳米线材料。从附图可见，所得到的碳纳米线直径约30nm，长度大于5μm，高倍透射电子显微镜下高度石墨化碳的片层结构清晰可见。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米线材料，其特征在于：利用氨水与有机酸反应所得盐作为碳源，通过碳化活化制备碳纳米线材料，其中碳纳米线直径为10～50nm，长度为1～100μm，其石墨化程度为0.6‑1。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米线材料，其特征在于：利用氨水与有机酸反应所得盐作为碳源，通过碳化活化制备碳纳米线材料，其中碳纳米线直径为10～50nm，长度为1～100μm，其石墨化程度为0.6-1。2.一种如权利要求1所述的碳纳米线材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:(1)前驱体碳源的制备：将有机酸溶解于有机溶剂中，保持超声并滴加氨水，有机酸与氨水反应生成盐类化合物白色沉淀，将沉淀抽滤，洗涤，80～120℃干燥，即得到前驱体碳源。(2)碳化:将步骤(1)所制得前驱体碳源放入石英舟，升温速率为1～20℃/min条件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓炜，徐翔星，徐润浩，
申请(专利权)人：江苏海能动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32