气流扰动煤质可控制备多种形貌碳纳米材料的方法技术

一种气流扰动煤质可控制备多种形貌碳纳米材料的方法，以煤质为原料与作为催化剂的金属单质或者金属合金混合加热后，通过控制介质气体的扰动调节碳原子的生长方式，从而制得不同形貌的碳纳米材料；控制介质气体的扰动是指：向加热中的原料中通入介质气体以进行扰动反应，待反应完成后冷却，介质气体是指：水蒸气、氨气、氢气或其组合作为活性组分的介质气体与所述惰性气氛的混合。本发明专利技术采用煤质为碳源金属单质粉体或者合金粉体为催化剂，通过控制介质气流扰动反应体系，实现了对碳纳米材料的形貌控制。相较于其他制备方法，本方法具有原料易得，工艺简单，成本较低，污染小、设备运维成本低等特点，具有突出的应用价值和前景。

Controllable Preparation of Carbon Nanomaterials with Various Morphologies by Gas Disturbance of Coal Quality

A method of controllable preparation of carbon nanomaterials with various morphologies by disturbing coal quality by air flow. After heating coal as raw material with metal elements or metal alloys as catalysts, carbon nanomaterials with different morphologies can be prepared by adjusting the growth mode of carbon atoms by controlling the disturbance of medium gas. Controlling the disturbance of medium gas means: introducing medium gas into the raw material during heating. The medium gas refers to the mixture of water vapor, ammonia, hydrogen or their combination as the active component of the medium gas and the inert atmosphere. The invention adopts coal as carbon source metal powder or alloy powder as catalyst, and realizes the morphology control of carbon nanomaterials by controlling the gas flow disturbance reaction system in the medium. Compared with other preparation methods, this method has the advantages of easy access to raw materials, simple process, low cost, low pollution, low cost of equipment operation and maintenance, and has outstanding application value and prospects.

【技术实现步骤摘要】
气流扰动煤质可控制备多种形貌碳纳米材料的方法
本专利技术涉及的是一种纳米材料领域的技术，具体是一种气流扰动煤质可控制备多种形貌碳纳米材料的方法。
技术介绍
现有的碳纳米材料的制备方法主要有水热法、电弧法、纺丝法、CVD法、热解法、化学催化法等。所采用的原料有农林废弃物、农林作物提取物、石油、煤等矿石资源；采用的催化剂有各种金属氯化物盐，硝酸盐、硫酸盐、氰化物盐、乙酸盐等等。但采用农林废弃物、农林作物提取物存在的主要问题是原料的富集成本较高，这是由农林废弃物及农林作物提取物的采集半径、运输成本及中国农业的特点决定的；而采用甲烷、乙炔、丙炔、酚醛树脂、脲醛树脂等从石油、煤等矿石资源加工产物，由于从石油、煤等矿产资源炼制过程是个高能耗以及高污染的行业，再采用这类材料为碳源，进行碳纳米材料的制备存在二次工艺及加工过程，造成了人力、物力及财力的浪费；并且由于所采用的催化剂为各种金属氯化物盐，硝酸盐、硫酸盐、氰化物盐、乙酸盐等等，在高温催化过程中，这些盐类会发生分解，产生的各类挥发性气体，对设备的材质、防腐及运营管理提出了更高的要求，增加了操作运营成本。同时，上述挥发性气体对大气环境造成了污染。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气流扰动煤质可控制备多种形貌碳纳米材料的方法，其特征在于，以煤质为原料与作为催化剂的金属单质或者金属合金混合加热后，通过控制介质气体的扰动调节碳原子的生长方式，从而制得不同形貌的碳纳米材料；所述的多种形貌，包括碳纳米泡沫、碳纳米管以及碳纳米纤维；所述的原料包括无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、兰炭、沥青或其组合；所述的加热，在惰性气氛环境下加热至800‑1600℃；所述的控制介质气体的扰动是指：向加热中的原料中通入介质气体以进行扰动反应，待反应完成后冷却，其中介质气体是指：水蒸气、氨气、氢气或其组合作为活性组分的介质气体与所述惰性气氛的混合。

【技术特征摘要】
1.一种气流扰动煤质可控制备多种形貌碳纳米材料的方法，其特征在于，以煤质为原料与作为催化剂的金属单质或者金属合金混合加热后，通过控制介质气体的扰动调节碳原子的生长方式，从而制得不同形貌的碳纳米材料；所述的多种形貌，包括碳纳米泡沫、碳纳米管以及碳纳米纤维；所述的原料包括无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭、兰炭、沥青或其组合；所述的加热，在惰性气氛环境下加热至800-1600℃；所述的控制介质气体的扰动是指：向加热中的原料中通入介质气体以进行扰动反应，待反应完成后冷却，其中介质气体是指：水蒸气、氨气、氢气或其组合作为活性组分的介质气体与所述惰性气氛的混合。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的原料优选经过粉碎和筛分处理。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的金属单质包括：镁、钙、铁、钴、镍、铜的单质粉体或其组合；所述的金属合金包括：镁、钙、铁、钴、镍、铜中任意至少两种组合的合金的粉体。4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的混合，其采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭守武，黄晔，闫佳伟，吴海霞，高峰，钟民，沈文卓，张佳利，
申请(专利权)人：陕西榆林能源集团有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61