[发明专利]一种单壁碳纳米管封装超长线性碳链及其制备方法

权利要求书

1.一种单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

a.开口单壁碳纳米管制备：

将直径为0.6～1.3nm的单壁碳纳米管在含氢混合气体中或在干燥空气中进行开口处理，得到开口单壁碳纳米管；

b.短碳链制备：

采用电弧法或激光烧蚀法，制备较短的线性碳链分子C_nH₂，其中n为碳原子数，n的取值为6～40，得到短碳链；

c.封装处理：

将在所述步骤a中所得开口单壁碳纳米管和在所述步骤b中所得的短碳链置于容器中，生成单壁碳纳米管封装短碳链；

d.进行短碳链融合反应生成单壁碳纳米管封装超长线性碳链：

将在所述步骤c得到的单壁碳纳米管封装短碳链置于惰性气体或高真空中，进行热处理，生成单壁碳纳米管封装超长碳链。

2.根据权利要求1所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，含氢混合气体含有氮、氩、氦、氖中的至少一种气体和氢气。

3.根据权利要求1所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法，其特征在于：在所述步骤a中，进行开口处理时，在含氢体积比不低于三分之一的含氢混合气体中将单壁碳纳米管加热至400～1000℃，或者在干燥空气中将单壁碳纳米管加热至200～800℃，获得开口单壁碳纳米管。

4.根据权利要求1所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，利用液相电弧法，在有机溶剂中制备短碳链C_nH₂，其碳链长度为8～40个碳原子之间，得到短碳链与有机溶剂的混合物。

5.根据权利要求1所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法，其特征在于：在所述步骤b中，利用液相电弧法，采用甲醇、正己烷、乙醇、乙腈中的至少一种作为有机溶剂，在有机溶剂中采用石墨电极，电流不低于20A，在外部不高于-20℃的冷却环境下起弧至少2小时，获得含有短碳链的有机溶液，过滤掉溶液中碳颗粒，得到短碳链与有机溶剂的混合物，作为后续进行短碳链融合反应的反应物材料，备用。

6.根据权利要求1所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法，其特征在于：在所述步骤c中，将在所述步骤a中所得开口单壁碳纳米管和在所述步骤b中所得的短碳链置于高压反应釜中，反应温度为40～500℃，反应时间至少为24小时，进行短碳链融合反应，然后将产物自然冷却到室温，再将产物进行洗涤，去掉碳管表面的短碳链，得到单壁碳纳米管封装短碳链。

7.根据权利要求1所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法，其特征在于：在所述步骤d中，在真空环境下或惰性气体中，以不低于1℃/min的升温速度，将在所述步骤c得到的单壁碳纳米管封装短碳链加热到300～1500℃，保温至少1小时，进行短碳链融合反应，得到单壁碳纳米管封装超长碳链。

8.根据权利要求7所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法，其特征在于：当在真空环境下进行短碳链融合反应时，采用气压为10^-1-10^-8Torr的真空环境。

9.一种单壁碳纳米管封装超长线性碳链，其特征在于：利用权利要求1所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链的制备方法制备而成。

10.根据权利要求9所述单壁碳纳米管封装超长线性碳链，其特征在于：其中超长线性碳链的碳原子数不低于50。