[发明专利]一种碳纳米管自组装的新型多孔碳材料的制备方法

说明书

本发明公开一种碳纳米管自组装的新型多孔碳材料的制备方法，将纯铁片在高温下处理后；以处理后的铁片为基体，在惰性气氛保护下以邻二氯苯为碳源，通过CVD生长材料；制备出一种新型的毛线球状碳材料，制备的碳材料由碳纳米管团聚而成，通过氮气吸脱附计算出这种材料具有很高的比表面积，可以达到1500～2000m²/g。

技术领域

本发明涉及一种新型碳材料制备的方法，具体地说涉及一种碳纳米管自组装的多孔球状碳材料的制备方法。

背景技术

碳元素是自然界中存在的与人类最密切相关、最重要的元素之一，它具有多样的电子轨道特性(sp、sp²、sp³杂化)，再加之sp²的异向性而导致晶体的各向异性和其排列的各向异性，因此以碳元素为唯一构成元素的碳材料具有各式各样的性质，并且新碳素相和新型碳材料还不断被发现和人工制得。碳元素作为单一元素可形成结构与性能完全不同的物质，碳的同素异形体包括金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、碳纤维等。科研工作者已对碳材料进行了广泛研究，制备了碳纳米管、碳纤维、碳螺旋管、碳球、碳三角锥、碳纳米带、石墨烯等不同形式和性质的碳材料。由于碳具有形式和性质的多样性，从而决定了碳材料仍有许多未开发部分，促使了科研人员对碳材料进行更多样化的研究。目前制备碳材料的主要方法有化学气相沉淀法等，化学气相沉淀法是制备碳材料最为常用的技术。多孔碳材料是一种具有不同孔结构的碳材料，其孔径可以根据实际应用的要求进行调控，使其孔径大小处于纳米级微孔至微米级大孔之间。多孔碳材料具有除了具有碳材料的化学稳定性好、导电性好、价格低廉等优点；同时，多孔结构又使其具有比表面积大、孔道结构可控等特点。多孔碳材料在气体分离、水的净化、色谱分析、光催化及能量存储等领域得到广泛应用。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供了新型的多孔球状碳材料的制备方法，该方法成功制备了一种由碳纳米管自组装形成的多孔球状碳材料。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种碳纳米管自组装的新型多孔碳材料的制备方法，将铁片置于管式炉中并在空气气氛中自室温升温至700—800摄氏度进行保温10～30min，以使铁原子活化，作为生长碳材料的基体和催化剂；再更换为惰性气氛下继续升温自800—950摄氏度并保温30～90min，将碳源邻二氯苯注射到管式炉中，碳源裂解后的碳原子吸附到铁片的表面，在铁原子的催化作用下在铁片表面生长碳纳米管，得到多孔碳材料。

在上述技术方案中，铁片选择纯铁片，置于丙酮中，超声10—20min，清理干净铁片表面的杂质后在空气中干燥。

在上述技术方案中，将铁片置于管式炉中并在空气气氛中自室温升温至760—800摄氏度进行保温20～30min。

在上述技术方案中，惰性气氛为氩气、氦气或者氮气。

在上述技术方案中，惰性气氛流量是50-500sccm。

在上述技术方案中，碳源邻二氯苯的注射速度为5～20ml/h。

在上述技术方案中，升温至850—900摄氏度，保温60—90min。