[发明专利]纳米碳管类材料及制备

权利要求书

1．本发明纳米碳管类材料，其特征在于它包括由同心圆柱形碳管组成的多壁纳米碳管，由截顶纳米碳锥叠加而成的多壁纳米碳管、空心部分被分隔成相互独立腔室的呈现竹节状结构的由多层管壁组成的纳米碳管，由纳米碳锥叠加而成的管壁与管轴夹角在10-60°范围的富勒烯物质多壁纳米碳绳，纳米碳管类材料是直径在20-150nm范围之间的纳米碳管类材料。

2．按照权利要求1所述的纳米碳管类材料的制备方法，其特征在于是利用非晶态碳作为原料，以金属、金属氧化物、非金属、非金属氧化物作为催化剂，在等离子体产生的高温下进行反应，生成纳米碳管类材料。其具体制备过程的步骤为：

Ⅰ．先对非晶态碳进行粉碎、研磨，得到粒度在200目以下的非晶态碳颗粒，然后将所得的非晶态碳颗粒研磨并做超声波分散，最终得到粒度小于300nm的准纳米级和纳米级非晶态碳颗粒；

Ⅱ．用Ar+离子弧溅射法和激发电子吸收法制得1nm-100nm的金属、金属氧化物、非金属、非金属氧化物的纳米微粒催化剂；

Ⅲ．将非晶态碳颗粒与纳米微粒催化剂混合，得到非晶态碳颗粒与纳米微粒催化剂的混合体；

Ⅳ．由H₂、Ar和H₂/Ar混合物在高压电场作用下形成等离子体，等离子体在进入反应区后，因正负离子的结合而产生高温，温度一般为3000-5000K；

Ⅴ．将非晶态碳与纳米微粒催化剂的混合物供入反应区的等离子体炬中，在催化剂的作用下，非晶态碳转变为纳米碳管类材料。

3．按照权利要求2所述的纳米碳管类材料的制备方法，其特征在于所利用的非晶态碳，包括各种变质程度的煤炭、由各种变质程度的煤炭制成的活性炭。

4．按照权利要求2所述的纳米碳管类材料的制备方法，其特征在于所述的纳米微粒催化剂，包括纯金属纳米微粒Al、Ca、Cu、Mn、Mo、Ni、Pt、Fe、Co、La、W、Au、Pd、金属氧化物纳米微粒LaO、Al₂O₃、Mo₂O₅、TiO₂、Fe₂O₃、CaO、非金属纳米微粒Si、非金属氧化物纳米微粒SiO₂。

5．按照权利要求2所述的纳米碳管类材料的制备方法，其特征在于所述的非晶态碳颗粒与纳米微粒催化剂的混合方式包括非晶态碳颗粒与纳米微粒催化剂接合、非晶态碳颗粒将纳米微粒催化剂堆埋、非晶态碳颗粒与纳米微粒催化剂规则配置。

6．按照权利要求2所述的纳米碳管类材料的制备方法，其特征在于所述的纳米微粒催化剂在非晶态碳中的添加量为0-10％(质量)，较好为2-4％(质量)。

7．按照权利要求2所述的纳米碳管类材料的制备方法，其特征在于所述的等离子体炬是由工作气体经高压电场作用而成，工作气体包括H₂、Ar气体及其混合物。

8．按照权利要求2所述的纳米碳管类材料的制备方法，其特征在于所制得的纳米碳管类材料包括单独的纳米碳管类材料，纳米碳管类材料管壁之间夹杂金属原子和非金属原子组成的夹层化合物，纳米碳管类材料内包金属、金属氧化物、非金属、非金属氧化物纳米微粒组成的复合物。