[发明专利]溶剂热条件下以碳化钙和链状多卤代烃为原料合成碳纳米材料的方法

说明书

本发明公开一种溶剂热条件下以碳化钙和链状多卤代烃为原料合成碳纳米材料的方法，属于新型碳纳米材料制备领域。该方法在非质子性极性溶剂存在下，将碳化钙和链状多卤代烃按一定比例加入到反应釜中，并在150‑200℃条件下，搅拌反应一段时间。反应完成后，产物经酸洗、水洗、干燥后即可得到碳纳米材料。本发明制备的碳纳米材料结构独特，物化性质优良，在能源、催化、环保等领域具有良好应用前景。

技术领域：

本发明属于碳纳米材料制备领域，特别涉及一种溶剂热条件下以碳化钙和链状多卤代烃为原料合成碳纳米材料的方法。

背景技术：

对新型碳材料的合成、分离及应用开发是材料科学领域的重要分支，也是当今科学技术领域的前沿和研究热点之一。新型碳材料的开发对能源、催化、环保、医学、乃至军工等领域都有着重要意义。在过去的几十年中，三维富勒烯、一维碳纳米管、及二维石墨烯等新型碳材料，被科学家相继发现，并因其新颖的合成技术、创新性的表征方法、有指导意义的结构性质关系、以及巨大的应用潜力而备受关注，也使得人们对新型碳材料的研究长盛不衰。近年来，含炔基碳材料以其独特的组成结构与可预见性的巨大应用价值，吸引了众多科学家的研究目光，并已成为继上述几种碳材料后新的研究热点和前沿。

在专利CN 103771392 A中，先通过模板控制合成具有特殊形貌的碳化铬前驱体，然后将其置于400-1200℃的高温管式炉中，并以新鲜氯气等为刻蚀剂将碳化物中的铬元素转化为氯化物，然后再经酸洗、水洗后将相应氯化物除去，从而得到相应碳材料。该制备过程所需的反应温度较高，且同时副产较多的酸性气体，过程环保性差。

在专利CN 101404211A中，以CaC₂、SiC、Al₄C₃等碳化物为原料，在金属卤化物的催化下，经新鲜氯气高温刻蚀(150-600℃)，将碳化物中的其他元素转化为氯化物，然后再经酸洗、水洗后将相应氯化物除去，从而得到相应碳材料。该制备过程所需的部分原材料价格昂贵，反应条件苛刻，制备过程复杂，能耗较高，环保性差。

在专利CN 101244816 A中，以CaC₂和草酸为原料，在65-250℃的压力反应釜中反应，最后经处理后得到相应碳材料。另外，该课题组还利用CaC₂与CH₂Cl₂、CHCl₃和CCl₄在高压反应釜中、200℃以上温度下，通过无溶剂条件下的热化学反应合成了球状纳米碳材料。上述在制备过程中，由于巨大的反应热会出现飞温现象，反应难以控制，均不适合大规模制备。

此外，专利CN 105948015 A提出了一种以碳化钙和多卤代烃为原料球磨合成炔碳纳米材料的方法。此方法以碳化钙和多卤代烃为原料，将二者按一定比例一次性地或分批加入到球磨罐中，球磨反应一定时间。反应完成后，产物经酸洗、水洗、干燥后即可得到炔碳纳米材料。此专利是以机械化学为核心方法，采用球磨激活碳化钙的方式进行纳米炔碳材料的制备，为本专利以溶剂热法进行纳米碳材料的合成提供了借鉴，但二者并不冲突。

在已有的文献和专利中，尚无以碳化钙和链状多卤代烃为原料，通过溶剂热方法，在150-200℃条件下制备碳纳米材料的报道。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种溶剂热条件下，以碳化钙和链状多卤代烃为原料合成碳纳米材料的方法，该方法以碳化钙和链状多卤代烃，在150-200℃条件下，高效合成碳纳米材料。

本发明所提供的溶剂热条件下以碳化钙和链状多卤代烃为原料，合成碳纳米材料的方法，是在非质子性极性溶剂存在下，将碳化钙和链状多卤代烃按一定比例加入到反应釜中，并在惰性气体保护下加热到150℃，搅拌反应8小时，反应完成后，将反应产物经酸洗、水洗、干燥后得到所述碳纳米材料。