[发明专利]包含碳纳米管的固体碳产物以及其形成方法

权利要求书

1.一种形成固体碳产物的方法，其包括：

将包含残留金属催化剂的多个碳纳米管设置于压力机中；

在至少一种陶瓷存在的情况下将10Mpa至1000MPa的压力施加于所述多个碳纳米管上，以形成包含所述残留金属催化剂和所述至少一种陶瓷的压缩的固体碳产物，所述至少一种陶瓷选自由氧化铍、氧化锆、碳化物、硼化物和氮化物组成的组；

将所述压缩的固体碳产物加热到至少2400℃的温度；和

在加热所述压缩的固体碳产物之后，将固体碳产物暴露于反应性气体，以用反应产物填充固体碳产物的间隙，所述反应性气体选自由金属羰基合物、硅烷和烃类组成的组。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括烧结所述碳纳米管以形成烧结的固体碳产物。

3.如权利要求2所述的方法，其中烧结所述碳纳米管包括在惰性气氛或真空中烧结所述碳纳米管。

4.如权利要求1所述的方法，其中在压力机中设置包含残留金属催化剂的多个碳纳米管包括在所述压力机中设置包含选自由周期表第5族至第10族的元素组成的组的金属的多个碳纳米管。

5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中将压力施加于所述多个碳纳米管以形成所述压缩的固体碳产物包括形成多孔的压缩的固体碳产物。

6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中将压力施加于所述多个碳纳米管以形成所述压缩的固体碳产物包括形成导电性的压缩的固体碳产物。

7.如权利要求6所述的方法，其中形成导电性的压缩的固体碳产物包括形成电极。

8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中将压力施加于所述多个碳纳米管以形成所述压缩的固体碳产物包括通过冲模挤压所压缩的固体碳产物。

9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中将压力施加于所述多个碳纳米管以形成所述压缩的固体碳产物包括将所述碳纳米管压入模具中。

10.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中将所述多个碳纳米管设置于压力机中包括将所述多个碳纳米管设置于所述压力机内的模具中。

11.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其还包括：

制备包含盐的液体溶液；

将所述压缩的固体碳产物与所述液体溶液接触；

将电势施加于所述压缩的固体碳产物上，以诱导所述液体溶液的至少一种组分电沉积于所述压缩的固体碳产物的表面上并且形成板状压缩的固体碳产物；以及

冲洗所述板状压缩的固体碳产物，以从中去除所述液体溶液。

12.一种制备烧结的碳纳米管结构的方法，所述方法包括：

将包含陶瓷材料和第一多个碳纳米管的材料设置于非反应性环境中，所述第一多个碳纳米管包含金属；

烧结所述第一多个碳纳米管中的至少两个，以在其之间形成共价键，从而形成第一结合结构；

使包含第二多个碳纳米管的另一种材料沉积于所述第一结合结构上；

烧结所述第二多个碳纳米管中的至少两个以在其之间形成共价键并且烧结所述第一结合结构中的所述第一多个碳纳米管中的至少一个与所述第二多个碳纳米管中的至少一个，以形成第二结合结构；

将所述第二结合结构冷却至低于所述碳纳米管在空气中的氧化温度的温度；以及

从所述非反应性环境中去除所述第二结合结构。