[发明专利]用于制备薄壁碳纳米材料的系统、方法和组合物

权利要求书

1.一种用于制备薄壁碳纳米材料产品(CNM)的系统，所述系统包括：

a.阳极；

b.阴极；

c.电极间空间，所述电极间空间限定于所述阳极与所述阴极之间；

d.碳酸盐电解质介质，所述碳酸盐电解质介质能定位在所述电极间空间内，

e.电流源，所述电流源用于跨所述电极施加至少0.01A/cm²的电流密度；

f.热源，所述热源被配置为将所述电解质介质加热至一温度以产生熔融电解质介质；

g.直径限制组分，所述直径限制组分能与所述电解质介质混合；以及

h.碳源，所述碳源用于将碳输入引入到所述电极间空间。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述直径限制组分包括偏硼酸钙、与氧化钙组合的硼酸、氧化锂或它们的组合。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述直径限制组分为偏硼酸钙。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述直径限制组分包括硼酸与氧化钙的组合。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述直径限制组分包括氧化锂。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，相对于所述碳酸盐电解质介质或熔融碳酸盐电解质介质，所述直径限制组分以约0.01至约5molal的量存在。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阳极和所述阴极基本上相互平行地定位并且在所述系统内基本上竖直地对齐。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述阳极为约0.01至1英寸厚的镍铬合金板，并且所述阴极为约0.01至1英寸厚的黄铜板。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述阳极是两个串联的阳极，并且所述阴极定位在它们之间且与每个阳极间隔约0.1至约4英寸。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述碳源是二氧化碳。

11.一种用于生产薄壁碳纳米材料(CNM)的方法，所述方法包括：

a.加热碳酸盐电解质介质以获得容纳在电池内的熔融碳酸盐电解质；

b.将所述熔融碳酸盐电解质布置在阳极与阴极之间；

c.向所述电池中的所述阴极和所述阳极施加电流；以及

d.限制所述薄壁CNM的直径。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：选择纳米材料形态的步骤。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，限制所述CNM的直径的步骤包括：将直径限制组分添加至所述碳酸盐电解质介质或熔融碳酸盐电解质介质。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述直径限制组分包括偏硼酸钙、与氧化钙组合的硼酸、氧化锂或它们的组合。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，相对于所述碳酸盐电解质介质或所述熔融碳酸盐电解质介质，以约0.01至约5molal的量添加所述直径限制组分。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，限制所生产的所述CNM的直径的步骤包括：将所述电流调节至低电解电流密度。

17.根据权利要求11所述的方法，其中，限制所生产的所述CNM的直径的步骤还包括：在约5分钟至约90分钟之间停止所述电流的步骤。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括：从所述阴极收集薄壁碳纳米材料产品的步骤。