一种细管径碳纳米管的制备方法技术

本发明专利技术属于新材料技术领域，涉及了一种细管径碳纳米管的制备方法：将铁离子与有机配体通过溶剂热法生成含铁的金属有机骨架化合物，经分离、洗涤、干燥后，浸润含稀土离子的溶液，随后在惰性气体中碳化获得负载有铁的多孔碳材料；接着以此直接作为固态碳源和催化剂，采用高温等离子体法从等离子体炬中喷出，通过高温将碳源和催化剂气化，并后随后下行冷却时生长碳纳米管。由于金属有机骨架化合物衍生的多孔碳材能使原有的铁元素获得超细颗粒的均匀分布，且多孔碳有利于高温气化，为超细碳纳米管生长提供了超细纳米催化剂和高活性碳源，大大提高了细管径碳纳米管的生长效率，是制备细管径碳纳米管和单壁碳纳米管的有效手段，具有重要实际应用价值。

A Method for Preparing Carbon Nanotubes with Fine Diameter

【技术实现步骤摘要】
一种细管径碳纳米管的制备方法
本专利技术属于新材料
，涉及一种纳米碳材料，特别涉及一种细管径碳纳米管的制备方法。
技术介绍
碳纳米管是一种由碳-碳共价键构成的一维管状纳米结构，有其完好的结晶型碳结构，使其在力学、电学和热学等领域展现出诱人的应用前景，在结构复合材料、导电填料、能源、热管理及功能器件领域都具有广阔应用前景。尤其在力学增强和导电填充领域，其一维纳米结构和自身特性的优势结合，使其超越传统填充改性材料，有望成为一类大宗基础材料，拥有巨大的潜在市场规模。碳纳米管根据其结构可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，随着其管径的变细，其用于导电填料时的导电阈值越低，尤其是管径低于2纳米的单壁碳纳米管，其导电阈值可低至万分之一，是现有常规材料无法企及的。因此，细管径碳纳米管乃至单壁碳纳米管的开发，是切实推动碳纳米管在导电填料领域应用的关键主流方向。目前，碳纳米管的制备方法主要有：化学气相沉积法、电弧烧蚀法、激光法、等离子体法等，其中化学气相沉积法是相对成熟的工艺路线，已经获得产业化应用。但化学气相沉积法由于固有的反应温度低带来的碳纳米管结晶程度低的不足，导致化学气相沉积法制备碳纳米管缺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细管径碳纳米管的制备方法，其特征在于，该方法具体包括：S1.制备含铁的金属有机骨架化合物；S2.选取S1制备得到的含铁的金属有机骨架化合物经分离、洗涤、干燥后，浸泡含稀土离子的溶液中，接着在惰性气体中碳化获得负载有铁和稀土元素的多孔碳材料；S3.将所述负载有铁和稀土元素的多孔碳材料经高温等离子体炬处理，通过高温将碳源和催化剂气化，在下行的过程中获得管径≤5纳米的碳纳米管。

【技术特征摘要】
1.一种细管径碳纳米管的制备方法，其特征在于，该方法具体包括：S1.制备含铁的金属有机骨架化合物；S2.选取S1制备得到的含铁的金属有机骨架化合物经分离、洗涤、干燥后，浸泡含稀土离子的溶液中，接着在惰性气体中碳化获得负载有铁和稀土元素的多孔碳材料；S3.将所述负载有铁和稀土元素的多孔碳材料经高温等离子体炬处理，通过高温将碳源和催化剂气化，在下行的过程中获得管径≤5纳米的碳纳米管。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管为多壁碳纳米管、双壁碳纳米管或单壁碳纳米管。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述S1中含铁的金属有机骨架化合物制备方法为：S1.1将包含铁离子的铁盐、有机配体和溶剂的均匀混合；所述包含铁离子的铁盐中的铁离子与有机配体的摩尔比为1：0.5～1：4；S1.2将S1.1均匀混合反应体系于100～300℃进行溶剂热反应2～72小时，将反应液冷却至室温，之后过滤分离，对所获固形物进行洗涤，再于40～100℃真空干燥2～12小时，获得含铁的金属有机骨架化合物。4.根据权利要求3所述的含铁的金属有机骨架化合物制备方法，其特征在于，所述S1中的包含铁离子的铁盐为硝酸铁、醋酸铁、氯化铁和硫酸铁中的任意一种或两种以上的组合；所述有机配体包括芳香类羧酸配体，所述芳香类羧酸配体包括邻苯二甲酸、对苯二甲酸、均苯三甲酸、联苯二甲酸、联苯三甲酸和联苯四甲酸中的任意一种或两种以上的组合；所述溶剂为NN...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈名海，阮超，袁鑫鑫，
申请(专利权)人：江西铜业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36