[发明专利]纳米颗粒表面改性的碳质材料及用于生产该材料的方法

权利要求书

1.一种微粒形式的表面改性的碳质材料，其中表面改性的碳质颗粒包含碳质核和附着至所述碳质颗粒的表面的纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的表面改性的碳质材料，其中所述碳质核包含选自下述的材料：天然或合成石墨；剥离石墨；炭黑；石油系焦炭或煤系焦炭；石墨烯；石墨烯纤维；纳米管，包括碳纳米管，其中所述纳米管是单壁纳米管(SWNT)、多壁纳米管(MWNT)或这些的组合；富勒烯；纳米石墨或它们的组合，例如其中所述碳质核是天然或合成石墨。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的碳质材料，其中所述碳质颗粒的表面上的所述纳米颗粒包括碳、硅、氧、氟、氢、锡、钛或它们的组合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面改性的碳质材料，其中在碳质核颗粒的表面上存在至少两种不同的纳米颗粒物种。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的表面改性的碳质材料，其中所述碳质颗粒的表面上的所述纳米颗粒为聚合物、如等离子体聚合物的形式。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的表面改性的碳质材料，其中所述碳质颗粒的表面上的所述纳米颗粒为等离子体沉积的纳米颗粒，例如其中通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)将所述纳米颗粒附着至所述表面。

7.根据权利要求6所述的表面改性的碳质材料，其中用于所述等离子体沉积的纳米颗粒的源单体选自

(i)烃，可选地具有官能团，例如选自甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、重油、废油、热解燃料油或它们的组合中的一种或多种；

(ii)有机分子，例如选自植物脂肪如菜籽油；

(iii)硅化合物，例如选自硅氧烷或硅烷，如六甲基二硅氧烷(HMDSO)、二乙烯基四甲基二硅氧烷(DVTMDSO)或三乙基硅烷(TES)

(iv)卤代碳，如C₂F₆或C₃F₈；

(v)有机金属化合物，

(vi)四氯化钛；

(vii)锡化合物；

(viii)磷化合物；

或它们的组合。

8.根据权利要求7所述的表面改性的碳质材料，其中所述等离子体沉积的纳米颗粒基本上由碳组成，可选地具有少量的氢、氮、氧和/或硫。

9.根据权利要求7所述的表面改性的碳质材料，其中所述等离子体沉积的纳米颗粒基本上由硅组成，可选地具有少量的氢、碳、氮、氧和/或硫。

10.根据权利要求7所述的表面改性的碳质材料，包含两种不同种类的等离子体沉积的纳米颗粒，例如其中第一种类基本上由碳组成，可选地具有少量的氢、氮、氧和/或硫，并且第二种类基本上由硅组成，可选地具有少量的氢、碳、氮、氧和/或硫。

11.根据权利要求7、9或10中任一项所述的表面改性的碳质材料，其中通过火花放电发射光谱(SD-OED)测量的硅的总体含量为至少约0.30wt％，例如至少约0.40wt％、或0.50wt％。

12.根据权利要求7、9、10或11中任一项所述的表面改性的碳质材料，其中通过X射线光电子能谱(XPS)测定的所述碳质颗粒的表面上的硅与碳的原子比(Si/C)为至少约0.25，例如至少约0.30、0.35或0.40。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的碳质材料，其中通过X射线光电子能谱(XPS)测定的所述碳质颗粒的表面上的氧与碳(O/C)的原子比为至少约0.03，例如至少约0.04、0.06、0.08或0.10。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的表面改性的碳质材料，具有至少3.5，例如至少4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0或10.0的流动性因子ff。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的表面改性的碳质材料，具有由流动性因子ff_c表示的流动性，所述流动性大于不含所述纳米颗粒的所述碳质颗粒的流动性，例如其中在所述碳质颗粒的表面上包含纳米颗粒的所述碳质材料具有比在碳颗粒的表面上不含所述纳米颗粒的所述碳质颗粒的流动性因子高至少约50％，例如至少约100％、150％或200％的流动性因子。