一种单壁纳米碳管的制备方法

专利名称：一种单壁纳米碳管的制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米碳管的制备技术，特别提供了一种在压力气氛下电弧放电大量生产单壁纳米碳管的方法。
本发明提供了一种单壁纳米碳管的制备方法，采用阴、阳极在压力气氛下电弧放电的方式，阳极为消耗性阳极，其特征在于所述阳极由炭纤维压制而成；或者所述阳极为一石墨圆盘，其上钻孔，孔内填充炭纤维。
本发明单壁纳米碳管的制备方法中，阳极中可以含有催化剂，催化剂选自铁、钴、镍、钇中的一种或多种，加入量为2.5～5.0at％。还可以含硫或固体硫化物作生长促进剂，加入量为0.5～1at％。
本发明单壁纳米碳管的制备方法中，反应气氛为50～400乇的氢气。氢气氛中还可以加入氩气，加入量不超过20vol％。
本发明所述单壁纳米碳管的制备方法中，阴极与阳极间最好成30～80°的角度。
本发明单壁纳米碳管的制备方法中，所述炭纤维为直径大于20nm的多壁纳米碳管和其它一维纳米炭材料。
本发明的技术关键是以炭纤维代替石墨，可以大大提高单壁纳米碳管的纯度，从而降低单壁纳米碳管的制造成本。
实施例2将炭纤维、4at％催化剂钴和1at％生长促进剂硫的混合粉分别装入阳极石墨圆盘上的七个孔并压实，反应器内充入200乇氢气和50乇氩气，起弧电流为150A直流，两极间保持～2mm的距离和～40°夹角，累计反应时间23分钟，获得1.1克单壁纳米碳管。
实施例3将炭纤维分别装入阳极石墨圆盘上的四个孔并压实，反应器内充入200乇氢气和50乇氩气，起弧电流为150A直流，两极间保持～2mm的距离和～30°夹角，累计反应时间15分钟，获得750毫克单壁纳米碳管。
实施例4将纳米炭纤维和4at％催化剂铁的混合粉分别装入阳极石墨圆盘上的六个孔并压实，反应器内充入200乇氢气和50乇氩气，起弧电流为150A直流，两极间保持～2mm的距离和～40°夹角，累计反应时间20分钟，获得1克。
实施例5将炭纤维和5at％催化剂铁的混合粉分别装入阳极石墨圆盘上的六个孔并压实，反应器内充入200乇氢气和50乇氩气，起弧电流为150A直流，两极间保持～2mm的距离和～40°夹角，累计反应时间23分钟，获得1.1克单壁纳米碳管。
权利要求
1.一种单壁纳米碳管的制备方法，采用阴、阳极在压力气氛下电弧放电的方式，阳极为消耗性阳极，其特征在于所述阳极由炭纤维压制而成。
2.一种单壁纳米碳管的制备方法，采用阴、阳极在压力气氛下电弧放电的方式，阳极为消耗性阳极，其特征在于所述阳极为一石墨圆盘，其上钻孔，孔内填充炭纤维。
3.按权利要求1或2所述单壁纳米碳管的制备方法，其特征在于所述阳极中含催化剂，催化剂选自铁、钴、镍、钇中的一种或多种，加入量为2.5～5.0at％。
4.按权利要求3所述单壁纳米碳管的制备方法，其特征在于所述阳极中含硫或固体硫化物作生长促进剂，加入量为0.5～1at％。
5.按权利要求1或2所述单壁纳米碳管的制备方法，其特征在于反应气氛为50～400乇的氢气。
6.按权利要求5所述单壁纳米碳管的制备方法，其特征在于氢气氛中加入氩气，加入量不超过20vol％。
7.按权利要求1或2所述单壁纳米碳管的制备方法，其特征在于阴极与阳极间成30～80°的角度。
8.按权利要求1或2所述单壁纳米碳管的制备方法，其特征在于所述炭纤维直径大于20nm。
全文摘要
一种单壁纳米碳管的制备方法，采用阴、阳极在压力气氛下电弧放电的方式，阳极为消耗性阳极，其特征在于所述阳极由碳纤维压制而成；或者所述阳极为一石墨圆盘，其上钻孔，孔内填充碳纤维。本发明的技术关键是以碳纤维代替石墨，可以大大提高单壁纳米碳管的纯度，从而降低单壁纳米碳管的制造成本。
文档编号H01J9/02GK1463918SQ0210980
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月6日 优先权日2002年6月6日
发明者丛洪涛, 钟蓉, 成会明, 卢柯 申请人:中国科学院金属研究所