[发明专利]晶格工程碳和它们的化学官能化

权利要求书

1.一种化学官能化的碳晶格，其通过包括以下步骤的方法形成：

将反应器中的碳晶格核加热到介于室温与1500℃之间的温度；

将所述碳晶格核暴露于含碳气体，以：

将所述含碳气体中的碳原子吸附到碳晶格核的边缘；

使所吸附的碳原子以多原子环的形式彼此共价键合，一部分所述多原子环包括非六边形环；

在所述碳晶格核延伸出的一个或多个新晶格区域中使所述多原子环彼此共价键合，从而形成合并所述非六边形环的工程晶格；

将所述工程晶格的一部分暴露于一种或多种化学物质，以使官能团和分子中的至少一个与所述工程晶格键合。

2.根据权利要求1所述的官能化的碳晶格，其中，所述方法还包括在所述反应器内使所述碳晶格核成核。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，在处理期间所述碳晶格核停留在模板或载体上。

4.根据权利要求3所述的官能化的碳晶格，其中，所述模板或载体包括无机盐。

5.根据权利要求3所述的官能化的碳晶格，其中，所述模板或载体包括在模板化碳、炭黑、石墨碳和活性碳颗粒中的至少一种内的碳晶格。

6.根据权利要求3所述的官能化的碳晶格，其中，所述模板或载体引导所述工程晶格的形成。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，所述含碳气体包括有机分子。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，所述工程晶格包括多层晶格组件的一部分。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，所述非六边形环包括3元环、4元环、5元环、7元环、8元环和9元环中的至少一个。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，所述非六边形环产生具有非平面晶格特征的无定形或镁铁锰矿晶格结构。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，所述方法进一步包括通过选择形成环的条件来调整在所述工程晶格内形成的非六边形环的频率和平铺中的至少一个。

12.根据权利要求11所述的官能化的碳晶格，其中，选择的条件包括以下中的至少一个：含碳气体的种类、含碳气体的分压、总气体压力、温度和晶格边缘几何形状。

13.根据权利要求11-12中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，所述方法还包括在形成所述新晶格区过程中基本上保持所述条件。

14.根据权利要求11-12中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，所述方法进一步包括在形成所述新晶格区过程中显著改变所述条件。

15.根据权利要求14所述的官能化的碳晶格，其中，改变所述条件包括在形成所述新晶格区过程中加热或冷却所述新晶格区。

16.根据权利要求14所述的官能化的碳晶格，其中，改变所述条件包括将所述工程晶格输送通过两个或更多个不同的反应器区，每个不同的反应器区在形成所述新晶格区过程中具有不同的局部条件。

17.根据权利要求16所述的官能化的碳晶格，其中，将所述工程晶格输送通过两个或更多个不同的局部条件包括在形成所述新晶格区过程中将所述工程晶格输送通过梯度变化的局部条件。

18.根据权利要求16-17中任一项所述的官能化的碳晶格，其中，所述不同的局部条件包括不同水平的热能。