[发明专利]一种一维碳链的生长方法

说明书

本发明属于一维碳链材料制备工艺领域，尤其涉及一种一维碳链的生长方法。本发明提供了一种一维碳链的生长方法，所述生长方法为：热处理、热处理以及低压热处理；所述本生长方法所使用的单壁碳纳米管为金属型单壁碳纳米管和/或半导体型单壁碳纳米管，单壁碳纳米管的直径为0.7～2.0nm。本发明提供的技术方案中，通过对原材料单壁碳纳米管的平均直径进行控制，配合以后续生长方法，经拉曼光谱检测可证明，实现了一维碳链的控制生长；同时，本发明提供的生长方法，长碳链产率可达现有技术产率的两倍。本发明提供的一种一维碳链的生长方法，解决了现有技术中，缺少一种可以控制一维碳链长度的一维碳链生长方法的技术缺陷。

技术领域

本发明属于一维碳链材料制备工艺领域，尤其涉及一种一维碳链的生长方法。

背景技术

一维碳链是碳的同素异形体中结构最简单的一种形态，并且因为其完全一维的结构导致碳原子以sp杂化的方式键合，从而具有优秀的力学、电学和光学性能。研究发现：一维碳链的带隙与其长度直接相关，短碳链具有2.5-5.5电子伏特的宽带隙，表现出绝缘性；而长碳链的带隙窄，表现出半导体型，并在半导体领域有着众多灵活的应用前景。因此，有效控制合成出适宜长度的碳链就显得尤为重要。

现有技术中，碳链合成的方式主要有两种：化学有机合成和碳纳米管内受限环境中生长，而两种方法能够达到最长的长度分别是44个碳原子和大于6000个碳原子。相对更简便快捷和尺寸可控的后者更为可行，但受限于碳纳米管的合成质量，目前技术还未能够真正做到碳链长度的可控调节。

因此，研发出一种一维碳链的生长方法，用于解决现有技术中，缺少一种可以控制一维碳链长度的一维碳链生长方法的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种一维碳链的生长方法，用于解决现有技术中，缺少一种可以控制一维碳链长度的一维碳链生长方法的技术缺陷。

本发明提供了一种一维碳链的生长方法，所述生长方法为：

步骤一、热处理：单壁碳纳米管进行热处理后冷却；

步骤二、热处理：所述步骤一得到的冷却产物再次进行热处理后冷却，；

步骤三、低压热处理：所述步骤二得到的冷却产物在低压环境中，升温至1300～1700℃后进行低压热处理，热处理完成后降至室温，得产品；

步骤一中，所述单壁碳纳米管为金属型单壁碳纳米管和/或半导体型单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管的直径为0.7～2.0nm。

优选地，步骤一中，所述热处理在保护气氛的环境中进行，所述保护气氛为：湿度小于30％的空气或氧气含量为10％～80％的氧气氩气混合气体。

优选地，步骤一中，所述热处理的温度为300～500℃，所述热处理的时间为0.5～2h。

优选地，所述生长方法还包括：纯化，所述纯化步骤在步骤一和步骤二之间进行；

所述纯化的方法为：所述步骤一所得产物浸泡于盐酸溶液中，浸泡后依次经过滤、洗涤、漂洗和干燥，得纯化产物。

优选地，所述纯化步骤中，所述盐酸溶液的浓度为5％～37％；

所述浸泡的方法为：静置1～24h或水浴超声处理10～60min。

优选地，所述纯化步骤中，所述过滤的方法为：使用0.22微米孔径的聚四氟乙烯滤膜进行过滤；

所述纯化步骤中，所述洗涤的方法为：去离子水洗涤2～4次；

所述纯化步骤中，所述漂洗的方法为：浓度大于90％的乙醇溶液漂洗1～2次；

所述纯化步骤中，所述干燥的方法为：低于80℃条件下烘干0.2～1小时。