以焦炭为原料制备碳纳米管的方法及其制得的碳纳米管

摘要

本发明提供一种以焦炭为原料制备碳纳米管的方法及其制得的碳纳米管。该方法包括：制备空心焦炭棒；炭化空心焦炭棒；将一部分炭化后的空心焦炭棒粉碎得到炭化后的焦炭粉末；将催化剂和炭化后的焦炭粉末混合得到催化剂混合物；以催化剂混合物填充另一部分炭化后的空心焦炭棒，得到具有催化剂的炭化后焦炭棒；在反应气体环境中，使具有催化剂的炭化后焦炭棒作为阳极进行电弧放电气化反应，得到碳纳米管。本发明还提供上述方法制备得到的单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和三壁碳纳米管。本发明的制备方法以焦炭为原料，通过控制反应气体和收集碳纳米管的位置，制备得到不同种类的碳纳米管，使制得的碳纳米管具有纯度高、产量高、力学和电子性能好等优点。

主权项

一种以焦炭为原料制备碳纳米管的方法，其包括以下步骤：制备空心焦炭棒；炭化所述空心焦炭棒，得到炭化后的空心焦炭棒；将一部分所述炭化后的空心焦炭棒进行粉碎，得到炭化后的焦炭粉末；以2:1‑1:1的质量比，将催化剂和所述炭化后的焦炭粉末混合均匀，得到催化剂混合物，其中，所述催化剂包括铁、钴和镍中的一种或几种的组合；以所述催化剂混合物填充满另一部分所述炭化后的空心焦炭棒，然后以石墨棒封住充满催化剂混合物的炭化后空心焦炭棒的端部，得到具有催化剂的炭化后焦炭棒；在反应气体的环境中，使所述具有催化剂的炭化后焦炭棒作为阳极，石墨棒作为阴极，在电弧反应装置内进行电弧放电气化反应，得到所述碳纳米管；其中，所述反应气体为氮气或氦气，收集所述碳纳米管的位置为电弧反应装置的器壁表面，得到单壁碳纳米管；所述反应气体为氮气，收集所述碳纳米管的位置为电弧反应装置的阳极表面，得到双壁碳纳米管；所述反应气体为氩气，收集所述碳纳米管的位置为电弧反应装置的器壁表面，得到三壁碳纳米管。