专利名称：一种用电弧放电制备纳米多面体石墨球的方法
技术领域：
本发明属于纳米石墨制备领域，特别涉及一种用电弧放电法制备纳米多面体石墨球的方法。
一背景技术：
过去二十年对富勒烯、碳纳米管以及其他碳纳米材料进行了大量的研究工作，富勒烯、碳纳米管、纳米金刚石、纳米石墨等可通过多种方法制备生产，石墨具有密排六方结构，无论是天然还是人造石墨，其结构大多为不同尺寸的层状结构，颗粒状的碳黑经2500-3000℃石墨化退火后可得到多面体石墨球，但高温石墨化退火过程中在其中心形成了空洞，也就是碳黑经2500-3000℃石墨化退火后得到的是空心多面体石墨球。电弧放电制备碳纳米管时，在阴极沉积物中也发现有纳米尺寸的空心多面体石墨球，2003年Kokai等在8×105的氩气中用激光蒸发石墨得到了110-500nm的实心多面体石墨球，但产量很小，低于克量级。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用直流电弧放电制备纳米实心多面体石墨球的方法，用以提高实心多面体石墨球的产量和纯度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种用电弧放电制备纳米实心多面体石墨球的方法，采用富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备，其特征在于，在设备的水冷不锈钢电弧放电室内放置纯石墨棒制成的阳极和阴极，阴极和阳极之间的间距为1-5mm，使电弧放电室的真空度达到10-3Pa以上，充入体积比为1∶3～1∶6的氢气和氦气的混合气体，使电弧放电室压力达到30Kpa-60Kpa，然后调整电流和电压进行电弧放电，根据阳极石墨棒直径大小，电流从20安培～500安培，电压从15伏～100伏，待放电完毕后在电弧放电设备的水冷不锈钢电弧放电室壁上生成纳米实心多面体石墨球。
本发明采用在氦气和氢气的混合气氛下电弧放电制备纳米实心多面体石墨球，可生产克量级的纳米实心多面体石墨球，纯度大于30％。
四
图1为电弧放电制备实心多面体石墨球的装置示意2为制备的实心多面体石墨球的透射电镜照片五具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明图1中，在电弧放电室4内部的阴极石墨棒1，阳极石墨棒2间的间距为1mm～5mm，纳米实心多面体石墨球在电弧放电室壁3上生成。
实施例1装置采用制备富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备，阳极石墨棒2直径6mm，阴极石墨棒1直径15mm，石墨棒1与石墨棒2之间的距离为2mm具体步骤如下(1)在富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备的电弧放电室4内安装好阴极和阳极，关闭电弧放电室室门，抽真空，使电弧放电室4的真空度达到10-3Pa；(2)充入体积比为1∶5氢气和氦气，使电弧放电室4气压达到40KPa；(3)调整电流I＝90A，电压V＝25V，进行电弧放电，待放电完毕后，在电弧放电室壁3上生成质量百分比为20-30％含60-250nm实心多面体石墨球的碳灰大约1克，透射电镜照片如图2所示。
实施例2装置采用制备富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备，阳极石墨棒2直径8mm，阴极石墨棒1直径15mm，石墨棒1与石墨棒2之间的距离为2mm，具体步骤如下(1)在富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备的电弧放电室4内安装好阴极和阳极，关闭水冷不锈钢电弧放电室门，抽真空，使电弧放电室4的真空度达到10-3Pa；(2)充入体积比为1∶6氢气和氦气，使放电室气压达到50Kpa(3)调整电流I＝130A，电压V＝25V，进行电弧放电，待放电完毕后，在电弧放电室壁3上可获得质量百分比为20-30％的实心多面体石墨球的碳灰大约1克。
实施例3装置采用制备富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备，阳极石墨棒2直径10mm，阴极石墨棒1直径15mm，具体步骤如下(1)在富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备的电弧放电室4内安装好阴极和阳极，关闭电弧放电室门，抽真空，使电弧放电室4的真空度达到10-3Pa；(2)充入体积比为1∶4氢气和氦气，使放电弧电室4气压达到60Kpa(3)调整电流I＝150A，电压V＝25V，进行电弧放电，待放电完毕后，在电弧放电室壁3上可获得质量百分比为20-30％的实心多面体石墨球碳灰大约1.5克。
权利要求
1.一种用电弧放电制备纳米实心多面体石墨球的方法，采用制备富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备，其特征在于，在设备的水冷不锈钢电弧放电室内安装纯石墨棒制成的阳极和阴极，使电弧放电室的真空度达到10-3Pa以上，充入体积比为1∶3～1∶6的氢气和氦气的混合气体，使电弧放电室压力达到30Kpa-60Kpa，然后调整电流和电压进行电弧放电，待放电完毕后，在电弧放电设备的水冷不锈钢电弧放电室壁上生成纳米实心多面体石墨球。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的电流为20A～500A，电压为15V～100V。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的阴极和阳极之间的间距为1mm～5mm。
全文摘要
本发明公开了一种用电弧放电制备纳米多面体石墨球的方法，采用制备富勒烯或碳纳米管的电弧放电设备，采用纯石墨棒制成的阳极和阴极，使电弧放电室的真空度达到10
文档编号C01B31/00GK1803595SQ200510096498
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月7日 优先权日2005年12月7日
发明者宋小龙, 柳永宁, 朱杰武, 于光 申请人:西安交通大学