[发明专利]一种单原子内嵌富勒烯的大批量制备方法

说明书

本发明公开一种单原子内嵌富勒烯的大批量制备方法，首先采用湿法刮图方式在沉积基底上刮涂富勒烯薄膜层；再将刮涂有富勒烯薄膜层的沉积基底铜箔安装在卷绕电机上，利用卷绕电机将富勒烯薄膜层卷绕至离子束轰击区域可实现卷对卷连续化批量离子注入；最后通过离子源将反应室内的非金属气体或惰性气体电离，含非金属或惰性气体正离子的气氛经过离子枪屏极与加速极，加速形成含非金属或惰性气体正离子的离子束，该离子束经过中和电极发射出来的电子中和后，轰击在铜箔上的富勒烯薄膜层上，获得内嵌富勒烯。本发明提供的制备方法工艺简单，可实现大批量连续制备，同时该制备方法对非金属与惰性气体具有普遍适用性。

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，尤其是一种单原子内嵌的内嵌富勒烯大批量制备方法。

背景技术

内嵌富勒烯是在富勒烯碳笼内部嵌入金属、非金属原子、金属原子团簇或各种小分子而形成的。由于碳笼内异原子的嵌入，内嵌富勒烯的结构以及各种物理和化学性质都会发生改变。根据目前的相关实验结果，已经可以预期这类化合物在生物、医药、材料等领域均有较为广泛的应用。

目前制备内嵌富勒烯的方法主要有：同步合成法和两步合成法。同步合成法是指在富勒烯的形成过程中，包入一个或多个原子形成内嵌富勒烯；其中典型的方法有激光蒸发法、电弧放电法等；但是该同步合成法仅适用于内嵌金属；两步合成法是指首先合成空心富勒烯，然后进一步在高真空里开笼或在高静压的条件下，由待包入原子与富勒烯碰撞或挤压，打开富勒烯笼壁进入碳笼内部形成内嵌富勒烯的方法；但该方法目前主要用于将惰性气体，非金属原子或原子半径较小的碱金属嵌入富勒烯碳笼内，对非金属不具有普遍适用性，且不能实现大批量制备。

发明内容

本发明提供一种单原子内嵌富勒烯的大批量制备方法，用于克服现有技术中对非金属以及惰性气体不具有普遍适用性，且不能实现大批量制备等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种单原子内嵌富勒烯的大批量制备方法，所述制备方法包括：

S1：选择配备卷绕电机和铜箔的反应室，采用湿法刮图方式在沉积基底铜箔上刮涂富勒烯薄膜层；

S2：将所述铜箔安装在所述卷绕电机上，对所述反应室抽真空并充入非金属气体或惰性气体；

S3：开启卷绕电机，将所述富勒烯薄膜层卷绕至离子束轰击区域；

S4：开启离子源，将所述非金属气体或惰性气体电离，产生含非金属或惰性气体正离子的离子束，利用所述离子束轰击所述富勒烯薄膜层，获得内嵌富勒烯。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、本发明提供的单原子内嵌富勒烯的大批量制备方法，首先采用湿法刮图方式在沉积基底上刮涂富勒烯薄膜层，通过这种方式可实现大批量富勒烯薄膜层的制备；再将刮涂有富勒烯薄膜层的沉积基底铜箔安装在卷绕电机上，利用卷绕电机将富勒烯薄膜层卷绕至离子束轰击区域可实现卷对卷连续化批量离子注入；最后通过离子源将反应室内的非金属气体或惰性气体电离，含非金属或惰性气体正离子的气体经过离子枪屏极与加速极，加速形成含非金属或惰性气体正离子的离子束，该离子束经过中和电极发射出来的电子中和后，轰击在铜箔上的富勒烯薄膜层上，非金属或惰性气体正离子与富勒烯发生碰撞、反应，获得内嵌富勒烯。本发明提供的制备方法工艺简单，可实现大批量连续制备；同时，本发明的制备方法对非金属具有普遍适用性，可适用于大部分的内嵌非金属或惰性气体原子的内嵌富勒烯制备。

2、本发明提供的单原子内嵌富勒烯的大批量制备方法制备获得的内嵌富勒烯应用广泛，可应用在生物、医药、材料等领域，如内嵌氮富勒烯可用作于原子钟等器件的制造。

附图说明