The invention provides a carbon material with a curly multi-layer carbon nanowall structure and a preparation method. One or more small molecular organic compounds containing two or more elements in C, H, O and N are used, and the organic matter must contain N element and have a ring structure to form a carbon material with a curly multi-layer carbon nanowall structure under suitable catalytic conditions. The resultant carbon material is composed of several layers of N doped graphite like carbon layer, and has ductility. It can be made of micron sized powder by free deposition, or after the substrate is grown and removed, the large area of carbon film or foam can be obtained. The invention has novel manufacturing process, unique material structure and excellent performance.
【技术实现步骤摘要】
一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料及其制备方法
本专利技术涉及一种碳材料及其制备方法,尤其涉及一种特殊卷曲多层碳纳米壁可延展结构构成的碳材料及其制备方法。
技术介绍
由于碳原子之间存在sp、sp2、sp3三种杂化形式,因此碳材料具有多种多样的构成形式,同时由于其结构的不同,在硬度、导电、导热、光学等方面体现出截然不同的性质,因此碳材料在现代工业中占据重要的地位。碳材料由最初的炭黑类人造石墨类材料发展至碳纤维碳碳复合材料等新型工程材料,再到被广泛研究的石墨烯,碳纳米管等材料,从基础材料制备,到微观结构控制,再到目前纳米结构及原子排列的控制使得碳材料具备了更优异的性能从而适应更加极端以及复杂的工作环境。在各种纳米结构中,虽然在导电性、机械强度、导热性能都得到了明显的提升并获得了优异的性能,但是具有特殊纳米结构并从宏观上可制备的大量的单块具有延展性的碳材料或者大量的微米级粉末尚未被报道。基于此,本专利首次使用含有C、H、O、N中两种或两种以上元素的一种或多种小分子有机物(其中至少一种有机物含有N元素)为原料,该种有机物还需本身具有一定的环状结构(可以为配位环,吡啶环,苯环等),在合适的催化剂及热力学条件下具有上述特征的有机物在催化条件下可形成具有丰富卷曲结构的多层碳纳米壁可延展结构构成的碳材料。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术的不足,提供一种特殊卷曲多层碳纳米壁可延展结构构成的碳材料及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的:一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料,其特征在于,所述具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料由数层N掺杂的类石墨碳层构 ...
【技术保护点】
1.一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料,其特征在于:所述碳材料由数层N掺杂的类石墨碳层构成,并且有延展性。
【技术特征摘要】
1.一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料,其特征在于:所述碳材料由数层N掺杂的类石墨碳层构成,并且有延展性。2.根据权利要求1所述的一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料,其特征在于:(Ⅰ)所述碳材料由若干单个的卷曲结构构成,所述单个的卷曲结构由数层N掺杂的类石墨碳层构成;(Ⅱ)所述碳材料具有延展性,所述延展性来源于以卷曲褶皱的M型叠加的形式构成的多层碳,所述多层碳具有延展的卷曲多层碳纳米壁阵列结构;(Ⅲ)所述碳材料通过自由沉积的方式形成微米级粉体,或通过基板生长并除去基板的方式形成大面积的碳膜/泡沫/中空碳壳。3.一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:A1、将碳源和催化剂置入反应器,再通入惰性气体置换空气气氛,并将气压控制在1atm-5atm;A2、待气压稳定且氧含量低于200ppm后,经过升温将最高温度维持在500-1200℃的温度区间内,进行催化裂解1-8h;A3、将步骤A2催化裂解后形成的产物自然冷却至65℃以下,然后泄压并去除惰性保护气氛,得到具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料。4.根据权利要求3所述的一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料的制备方法,其特征在于:在步骤A1中,所述碳源为含有C、H、O、N中两种或两种以上元素的一种或多种小分子有机物,所述小分子有机物含有N元素且分子结构具有环状结构,包括但不限于杂环化合物、吡啶类、嘧啶类、含苯环与氮的络合物、苯的衍物、酰胺衍生物。5.根据权利要求3所述的一种具有卷曲状多层碳纳米壁结构的碳材料的制备方法,其特...
【专利技术属性】
技术研发人员:石珉滈,皮涛,王志勇,石磊,黄越华,邵浩明,余梦泽,李星星,
申请(专利权)人:湖南中科星城石墨有限公司,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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