一种具有小管束尺寸的单／双壁碳纳米管结构的制备方法
专利汇可以提供一种具有小管束尺寸的单／双壁碳纳米管结构的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及单分散单/双壁 碳 纳米管 的制备技术，具体为一种具有小 管束 尺寸的单/双壁 碳纳米管 结构的制备方法。采用原位施加 电场 —阴、 阳极 直流 电弧 放电的方式制备；阳极为由 石墨 、催化剂、生长促进剂压制而成的消耗性阳极，通过不锈 钢 板上的外加引线对电弧区施加电场。首先施加电场，而后起弧放电，石墨、催化剂、生长促进剂共 蒸发 ，生成单/ 双壁碳纳米管 ；电场作用下，每根单/双壁碳纳米管表面均带有电荷，管与管之间的静电排斥 力 大大增加，阻止了碳纳米管通过范德瓦尔兹力聚集成大管束，从而得到多以单根或小管束形式存在、高 质量 的单/双壁碳纳米管。这种较小管束尺寸的单/双壁碳纳米管样品减缓了碳管聚集成束对其本征的 电子 结构的改变。，下面是一种具有小管束尺寸的单／双壁碳纳米管结构的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）采用原位施加电场-直流电弧放电的方式：阴极采用石墨棒或其它导电性碳质材料，阳极为由石墨、催化剂、生长促进剂压制而成的消耗性阳极；阳极原料中，催化剂选自铁、钴、镍过渡族元素之一种或两种以上混合，加入量为1.0-10.0 atm.%，生长促进剂为硫化亚铁，加入量为0.1-4.0 atm.%，余量为石墨；
（2）一对平行不锈钢板对称放置于阳极料片的两侧，通过一对平行不锈钢板对电弧区施加电场，原位施加电场的电场强度为50-300V/cm；首先施加电场，而后起弧放电；阳极的石墨、催化剂、生长促进剂共蒸发，生成单壁碳纳米管或双壁碳纳米管；电场作用下，每根单壁碳纳米管或双壁碳纳米管表面均带有电荷，管与管之间的静电排斥力大大增加，阻止了碳纳米管通过范德瓦尔兹力聚集成大管束，从而得到多以单根或小管束形式存在的单壁碳纳米管或双壁碳纳米管；
单/双壁碳纳米管管束的尺寸75%以上在10 nm以内。
2.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：单壁碳纳米管的抗氧化温度为720°C，双壁碳纳米管的抗氧化温度为750°C；其中，碳纳米管的抗氧化温度定义为在空气气氛下的最快氧化温度。
3.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：制备单/双壁碳纳米管结构的缓冲气体为氢气或氦气，缓冲气体压力为20-100 kPa。
4.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：电弧为直流放电，直流电流为10-300 A。
5.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：阴极与阳极间成20-90°的角度，阴极与阳极间的最短距离为0.5-2 mm。
6.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：生长小管束尺寸单壁碳纳米管的条件是：需要使用过渡金属元素镍占主要成分的复合催化剂，催化剂摩尔比为Fe：Co：Ni=1：1：5。
7.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：生长小管束尺寸双壁碳纳米管的条件是：需要使用过渡金属元素钴占主要成分的复合催化剂，催化剂摩尔比为Fe：Co：Ni=1：2：0.4。
8.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：电弧法的高温条件为3000-4000 K。
一种具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
电场作用下，每根单/双壁碳纳米管表面均带有电荷，管与管之间的静电排斥力大大增加，阻止了碳纳米管通过范德瓦尔兹力聚集成大管束，从而得到多以单根或小管束形式存在、高质量的单/双壁碳纳米管。这种较小管束尺寸的单/双壁碳纳米管样品减缓了碳管聚集成束对其本征的电子结构的改变，为后继得到单一尺寸/导电属性单/双壁碳纳米管而进行的分离过程提供了便利，同时这种小管束尺寸、高质量的单/双壁碳纳米管样品也将利于其性能的发挥。
统计结果表明未施加电场时腔体内的单壁碳纳米管管束的尺寸分布于0～10nm之间的有
42.2％，分布于10～20nm之间的约有47.0％，还有少量分布在20～40nm之间。施加电场后，位于极板之间的样品中，75.7％的管束的尺寸集中在10nm以内；位于极板外的样品中，
84.2％的管束的尺寸集中在10nm以下；位于极板下边缘的样品中，87.3％的管束的尺寸集中在10nm以下。未施加电场、施加电场下制备的单壁碳纳米管的抗氧化温度分别为：608℃和675℃。
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