[发明专利]一种调控碳材料形貌的方法

权利要求书

1.一种调控碳材料形貌的方法，其特征在于，制备过程包括预混阶段、溶剂热反应阶段、后处理阶段，步骤如下：

(1)预混阶段：以碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂为原料，称取原料于洁净干燥的反应容器中，通过化工过程强化手段超重力机进行原料预混；

(2)溶剂热反应阶段：将步骤(1)预混好的原料装入反应釜中，放入加热箱，反应一段时间后将反应釜取出；

(3)后处理阶段：让反应釜自然冷却到常温，取出釜内液体，经过滤、洗涤、干燥后获得可控形貌的碳材料；

通过改变工艺条件，超重力水平、原料配比、反应温度、模板剂用量中的一种或几种对碳材料的形貌进行调控，分别得到单分散实心碳球、项链状实心碳球、空心碳球、带状碳纤维、碳纳米棒多种形貌的碳材料；

以二茂铁、二茂镍、二茂钴中的一种作为碳源及催化剂的前躯体，以油酸钠、油酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种作为模板剂，以苯、邻二氯苯、六氯环戊二烯、六氯苯、去离子水中的一种作为溶剂，碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为0.2-10g：0-0.3g：20-60ml；

通过化工过程强化手段超重力机预混强化原料预混过程混合效果，超重力水平0-250g，将预混好的原料装入反应釜内，然后放入加热箱保持反应温度为80-170℃，反应15-48h后，从加热箱中取出反应釜自然冷却到室温，取出反应釜中液体以离心分离、真空抽滤中的一种进行过滤，以盐酸、乙醇、去离子水中的一种或几种进行洗涤，将产品在50-60℃下真空干燥4-6h。

2.按照权利要求1所述的一种调控碳材料形貌的方法，其特征在于，碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为0.2-0.04g：0.01-0.02g：20-60ml；超重力水平为100-200g的条件下得到树枝条状纤维产品，树枝条状为有主干、主干上又有分支、分支上又有分支的情况。

3.按照权利要求1所述的一种调控碳材料形貌的方法，其特征在于，碳源及催化剂前驱体为二茂铁、二茂镍、二茂钴中的一种，以苯、邻二氯苯、六氯环戊二烯、六氯苯为溶剂，碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为0.2-0.04g：0.01-0.02g：20-60ml，超重力水平为0-1g的条件下得到独立分散的空心碳球结构；碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为0.2-0.04g：0.04-0.06g：30ml，反应温度为140-160℃，得到有少量黏连成链状的空心碳球。

4.按照权利要求1所述的一种调控碳材料形貌的方法，其特征在于，碳源及催化剂前驱体为二茂铁、二茂镍、二茂钴中的一种，以苯、邻二氯苯、六氯环戊二烯、六氯苯为溶剂，碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为0.2-0.08g：0：20-60ml，超重力水平为0-250g的条件下得到实心碳球黏连成的项链状结构即项链状实心碳球。

5.按照权利要求1所述的一种调控碳材料形貌的方法，其特征在于，以葡萄糖或蔗糖作为碳源及催化剂的前躯体，以水为溶剂，碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为2-10g：0：20-60ml，超重力水平为0-1g的条件下，反应得到棒状结构的碳纳米棒。

6.按照权利要求1所述的一种调控碳材料形貌的方法，其特征在于，以葡萄糖或蔗糖作为碳源及催化剂的前躯体，以水为溶剂，碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为2-10g：0：20-60ml，超重力水平为50-100g的条件下，反应得到单分散的实心纳米碳球。

7.按照权利要求1所述的一种调控碳材料形貌的方法，其特征在于，以葡萄糖或蔗糖作为碳源及催化剂的前躯体，以水为溶剂，以十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种作为模板剂，碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为1-3g：0.1-0.3：20-60ml，超重力水平为0-1g的条件下，反应得到单分散的空心纳米碳球。

8.按照权利要求1所述的一种调控碳材料形貌的方法，其特征在于，以葡萄糖或蔗糖作为碳源及催化剂的前躯体，以水为溶剂，以油酸或油酸钠作为模板剂，碳源及催化剂前驱体、模板剂、溶剂的用量关系为4-6g：0.1-0.3：20-60ml，超重力水平为0-1g的条件下，反应得到半球形空心纳米碳结构即碗形空心碳球。