专利名称：以二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及非晶态碳纳米管及其制备方法。
背景技术：
自1991年日本科学家Iijima发现碳纳米管以来，其独特的结构和物理化学性能受到人们的广泛关注。碳纳米管因具有尺寸小、机械强度高、比表面积大、电导率高、界面效应强等特点和独特的机械、物理、化学性能，从而在工程材料、催化、吸附一分离、储能器件和电极材料等诸多领域中具有广泛的应用前景。目前，常规制备碳纳米管的方法有电弧放电法，激光烧蚀法和化学气相沉积法。但是使用上述方法制备碳纳米管过程中所采用的设备和工艺参数复杂，产量低，而且制备的都是晶态碳纳米管，碳纳米管纯度低，比表面积小。目前非晶态碳纳米管还没有得到人们的重视，只有一些合成方面的报道，而且也是延用上述几种方法，所需的设备和工艺参数复杂，产量最高为6克/小时(CN1583554A)，而且所得到的碳纳米管的纯度普遍较低。
发明内容
本发明为了解决现有制备碳纳米管方法存在所用设备和工艺参数复杂，产率低，而且仅能制备晶态碳纳米管和碳纳米管纯度低的问题，提供了一种以二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管及其制备方法，解决上述问题的具体技术方案如下本发明的非晶态碳纳米管由二茂铁和氯化铵制成，按质量百分比二茂铁为10％～80％、氯化铵为20％～90％。
本发明制备非晶态碳纳米管的步骤如下步骤一、选用二茂铁和氯化铵为原料，按质量百分比二茂铁为10％～80％、氯化铵为20％～90％；步骤二、将步骤一的原料均匀混合配制好，放入聚氨酯内衬磨罐或塑料筒中，然后放到球磨机上混合，混合方式为干混，加入陶瓷球或玛瑙球进行混合球磨，球磨时间为12～36小时；步骤三、将经步骤二混合球磨均匀的粉末放入管式反应炉中进行反应，反应炉内的反应温度为170～300℃，保温时间为0.5～8小时，反应气氛为氩气和氧气混合气体，两者的体积份数比例为，氩气的体积份数为50％～95％，氧气的体积份数为5％～50％，反应压力为0.05～0.3MPa；步骤四、将经步骤二的管式反应炉冷却后，将反应后获得的产物表面的黑色粉末用去离子水清洗、过滤，即得到管壁厚度为12～15nm、直径为80～150nm、长度为0.5～20um的非晶态碳纳米管。
本发明制备非晶态碳纳米管所用的设备和工艺参数简便，产率高，产量为5～10克/小时，而且制备的为非晶态碳纳米管，碳纳米管纯度高，纯度45～65％，该管具有更大的比表面积，而且还具有简单实用、成本低、重复性好等特点。产品可广泛用于催化剂载体和药物运输器，而且在储氢方面具有巨大潜力。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式的非晶态碳纳米管由二茂铁和氯化铵制成，按质量百分比二茂铁为10％～80％、氯化铵为20％～90％。二茂铁和氯化铵原料的纯度在98％以上。
具体实施例方式
二本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于按质量百分比它由二茂铁为10％～35％、氯化铵为65～90％制成。
具体实施例方式
三本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于按质量百分比它由二茂铁为35％～60％、氯化铵为40～65％制成。
具体实施例方式
四本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于按质量百分比它由二茂铁为60％～80％、氯化铵为20～40％制成。
具体实施例方式
五本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于按质量百分比由二茂铁为10％、氯化铵为90％制成。
具体实施例方式
六本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于按质量百分比由二茂铁为80％、氯化铵为20％制成。
具体实施例方式
七本实施方式与具体实施方式
一的不同点在于按质量百分比由二茂铁为50％、氯化铵为50％制成。
具体实施例方式
八本实施方式制备非晶态碳纳米管的步骤如下步骤一、选用二茂铁和氯化铵为原料，按质量百分比二茂铁为10％～80％、氯化铵为20％～90％；步骤二、将步骤一的原料均匀混合配制好，放入聚氨酯内衬磨罐或塑料筒中，然后放到球磨机上混合，混合方式为干混，加入陶瓷球或玛瑙球进行混合球磨，球磨时间为12～36小时；步骤三、将经步骤二混合球磨均匀的粉末放入管式反应炉中进行反应，反应炉内的反应温度为170～300℃，保温时间为0.5～8小时，反应气氛为氩气和氧气混合气体，两者的体积份数比例为，氩气的体积份数为50％～95％，氧气的体积份数为5％～50％，反应压力为0.05～0.3MPa；反应气氛也可采用氮气和氧气的混合气体；步骤四、将经步骤三的管式反应炉冷却后，将反应后获得的产物表面的黑色粉末用去离子水清洗、过滤，即得到管壁厚度为12～15nm、直径为80～150nm、长度为0.5～20um的非晶态的碳纳米管。
在上述方法中加入氯化铵来降低二茂铁的裂解温度，常规温度高于400℃，经低温催化裂解使碳原子直接自组装生成非晶态碳纳米管。
非晶态碳纳米管也和晶态碳纳米管一样，具有优异的化学稳定性，其管壁为非晶态多孔结构，因此具有更大的比表面积。
具体实施例方式
九本实施方式与具体实施方式
八的不同点在于步骤一中按质量百分比二茂铁为10％、氯化铵为90％，步骤二中混合球磨为12小时，步骤三中的反应温度为250℃，保温时间为3小时，反应气氛为氩气和氧气混合气体，两者的体积份数比例为7∶3，反应压力为0.1MPa。产量为6g/h，纯度大于60％。
具体实施例方式
十本实施方式与具体实施方式
八的不同点在于步骤一中按质量百分比二茂铁为80％、氯化铵为20％，步骤二中混合球磨为20小时，步骤三中的反应温度为190℃，保温时间为6小时，反应气氛为氮气和氧气混合气体，两者的体积份数比例为4∶1，反应压力为0.1MPa。产量为5g/h，纯度大于45％。
具体实施例方式
十一本实施方式与具体实施方式
八的不同点在于步骤一中按质量百分比二茂铁为50％、氯化铵为50％，步骤二中混合球磨为30小时，步骤三中的反应温度为300℃，保温时间为1小时，反应气氛为氩气和氧气混合气体，两者的体积份数比例为3∶1，反应压力为0.1MPa。产量为5g/h，纯度大于50％。
权利要求
1.二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管，它由二茂铁和氯化铵制成，其特征在于按质量百分比二茂铁为10％～80％、氯化铵为20％～90％。
2.根据权利要求1所述的二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管，其特征在于按质量百分比它由二茂铁为10％～35％、氯化铵为65～90％制成。
3.根据权利要求1所述的二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管，其特征在于按质量百分比它由二茂铁为35％～60％、氯化铵为40～65％制成。
4.根据权利要求1所述的二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管，其特征在于按质量百分比它由二茂铁为60％～80％、氯化铵为20～40％制成。
5.根据权利要求1或2所述的二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管，其特征在于按质量百分比由二茂铁为10％、氯化铵为90％制成。
6.根据权利要求1或4所述的二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管，其特征在于按质量百分比由二茂铁为80％、氯化铵为20％制成。
7.制备非晶态碳纳米管的方法，其特征在于该方法的步骤如下步骤一、选用二茂铁和氯化铵为原料，按质量百分比二茂铁为10％～80％、氯化铵为20％～90％；步骤二、将步骤一的原料均匀混合配制好，放入聚氨酯内衬磨罐或塑料筒中，然后放到球磨机上混合，混合方式为干混，加入陶瓷球或玛瑙球进行混合球磨，球磨时间为12～36小时；步骤三、将经步骤二混合球磨均匀的粉末放入管式反应炉中进行反应，反应炉内的反应温度为170～300℃，保温时间为0.5～8小时，反应气氛为氩气和氧气混合气体，两者的体积份数比例为，氩气的体积份数为50％～95％，氧气的体积份数为5％～50％，反应压力为0.05～0.3MPa；步骤四、将经步骤二的管式反应炉冷却后，将反应后获得的产物表面的黑色粉末用去离子水清洗、过滤，即得到管壁厚度为12～15nm、直径为80～150nm、长度为0.5～20um的非晶态碳纳米管。
8.根据权利要求7所述的制备非晶态碳纳米管的方法，其特征在于按质量百分比二茂铁为10％、氯化铵为90％，步骤二中混合球磨时间为12小时，步骤三中的反应温度为250℃，保温时间为3小时，氩气和氧气混合气体的体积份数比例为7∶3，反应压力为0.1MPa。
9.根据权利要求7所述的制备非晶态碳纳米管的方法，其特征在于按质量百分比二茂铁为80％、氯化铵为20％，步骤二中混合球磨时间为20小时，步骤三中的反应温度为190℃，保温时间为6小时，氮气和氧气混合气体的体积份数比例为4∶1，反应压力为0.1MPa。
10.根据权利要求7所述的制备非晶态碳纳米管的方法，其特征在于按质量百分比二茂铁为50％、氯化铵为50％，步骤二中混合球磨时间为30小时，步骤三中的反应温度为300℃，保温时间为1小时，氩气和氧气混合气体的体积份数比例为3∶1，反应压力为0.1MPa。
全文摘要
以二茂铁和氯化铵为原料的非晶态碳纳米管及其制备方法，它涉及非晶态碳纳米管及其制备方法，它解决了现有制备碳纳米管方法存在所用设备和工艺参数复杂，产率和纯度低，而且仅能制备晶态碳纳米管的问题。非晶态碳纳米管由二茂铁和氯化铵制成，按质量百分比二茂铁为10％～80％、氯化铵为20％～90％。方法为一、以二茂铁和氯化铵为原料；二、将步骤一的原料进行混合球磨；三、将经步骤二混合球磨后的粉末放入管式反应炉中进行催化反应；四、将反应后获得的产物用离子水清洗、过滤，即得到非晶态碳纳米管。本发明所用的设备和工艺参数简便，产率和纯度高，为非晶态碳纳米管，该管具有更大的比表面积，还具有实用、成本低和重复性好的特点。
文档编号C01B31/00GK1834007SQ20061000978
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月8日 优先权日2006年3月8日
发明者刘伯洋, 贾德昌 申请人:哈尔滨工业大学