CN103058170A - 一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法 - Google Patents
一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103058170A CN103058170A CN2013100025875A CN201310002587A CN103058170A CN 103058170 A CN103058170 A CN 103058170A CN 2013100025875 A CN2013100025875 A CN 2013100025875A CN 201310002587 A CN201310002587 A CN 201310002587A CN 103058170 A CN103058170 A CN 103058170A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- carbon
- carbon source
- carbon nanomaterial
- preparing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法，碳源其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺1-50份，卤代甲烷1-50份；制备方法步骤包括：碳源混合、将碳源在管式炉或者在高压釜中加热反应、用水浸泡、洗涤溶解杂质、烘干。本发明具有很高的适用性，制备方法具有产品易得、反应温度较低、无需使用催化剂、对反应设备要求低、生产成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，更具体的说是涉及一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法。
背景技术
碳是化学稳定性极好的物质，在常温和普通环境下适用，几乎呈化学惰性，而且，碳也是元素周期表中唯一具有从零维到三维同素异形体的元素，其独特的性质和多种多样的形态吸引着科学家们广泛的关注与研究。碳纳米材料的结构、维度、形貌、尺寸等因素对它们的性能有着重要影响。因而，碳纳米材料的调控合成是碳纳米技术发展的重要组成部分，也是探索碳纳米材料性能及应用研究的基础。
碳纳米材料的合成方法有很多，但是最常采用的方法有以下四种：激光蒸发法（laser-ablation methods）、电弧放电法（arc-discharge methods）、化学气相沉积法（chemical vapor deposition,CVD methods）以及溶剂热合成方法 （solvothermal syntheticmethod）。
现有的制备碳纳米材料的主要方法存在以下不足：1、合成温度较高，对反应设备要求较高，生产成本较高；2、大多数需要催化剂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法。使用本发明碳源制备纳米材料，具有很高的适用性，制备方法具有产品易得、反应温度较低、无需使用催化剂、对反应设备要求低、生产成本低等特点。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺1-50份，卤代甲烷1-50份；所述卤代甲烷选自四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷中的一种或几种。
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、将碳源组分按配比混合搅拌，混合完全；
b、将洁净干燥的金属片放置于刚玉舟上并放入管式炉中；
c、将步骤a中配好的碳源用氮气吹入管式炉中，在400~700℃下反应0.5h以上；
d、反应完毕后，将金属片浸泡于蒸馏水中1h以上，取出烘干。
所述步骤b中金属片为铜片或不锈钢片；步骤c中氮气流速为0.1-1L/min；步骤d中烘干为真空干燥，温度20-60℃。
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、将碳源按配比混合搅拌，混合完全；
b、将步骤a配好的碳源倒入高压釜中，在150~210℃下，反应1h以上，然后自然冷却至室温；
c、将产物洗涤干净，烘干，即制得碳纳米材料。
所述步骤c烘干温度为50-100℃。
使用本发明碳源制备纳米材料，主要是利用卤代甲烷在一定的温度下导致碳卤键均裂，并引发链式反应，N,N-二甲基甲酰胺做为卤自由基的吸收剂，使得碳卤键均裂反应朝生成碳的方向进行。本发明具有很高的适用性，制备方法具有产品易得、反应温度较低、无需使用催化剂、对反应设备要求低、生产成本低等特点。
附图说明：
图1-2为实施例1制备的碳纳米材料的扫描电镜照片、拉曼图谱；
图3为实施例2制备的碳纳米材料的扫描电镜照片；
图4为实施例3制备的碳纳米材料的扫描电镜照片；
图5为实施例4制备的碳纳米材料的扫描电镜照片；
图6为实施例5制备的碳纳米材料的扫描电镜照片；
图7~9为实施例6制备的碳纳米材料的扫描电镜照片、拉曼图谱、傅立叶红外图谱；
图10为实施例7制备的碳纳米材料的扫描电镜照片。
图11为实施例8制备的碳纳米材料的扫描电镜照片。
图12为实施例9制备的碳纳米材料的扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1:
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺1份，四氯化碳1份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将10ml的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入10ml的四氯化碳，室温下搅拌10min，使两种溶液完全混合；
b、将铜片放置烧杯内，加入乙醇溶液使铜片完全浸泡在铜片内，超声洗涤10min，低温真空烘干，烘干后放置于刚玉舟上并放入管式炉中；
c、将步骤a中配好的溶液由流速为0.2L/min的氮气吹入管式炉中，在400oC下反应1h；
d、反应完毕后，将铜片浸泡于蒸馏水中1h，最后30oC下真空干燥。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片、拉曼图谱见图1、图2。
由扫描电镜图片显示，在铜片基底上沉积了一层薄薄的碳纳米材料。
由拉曼图谱显示，有两个强峰，分别位于1356 cm-1和1594 cm-1处，它们是碳纳米材料典型的Raman峰：位于1356 cm-1处的峰对应于二维石墨片层边缘或缺陷处具有悬键的碳原子振动；而1594 cm-1处的峰对应于石墨的E2g振动模式，它和平面石墨晶格中sp2杂化的碳原子振动有关。而位于1594 cm-1处的峰强度高于位于1356 cm-1处的峰，说明产物中碳原子在二维平面上的有序度比较高。
实施例2:
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺1份，四氯化碳5份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将10ml的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入50ml的四氯化碳，室温下搅拌10min，使两种溶液完全混合；
b、将洁净干燥的铜片放置于刚玉舟上并放入管式炉中；
c、将步骤a中配好的溶液由流速为0.5L/min的氮气吹入管式炉中。在500oC下反应1h；
d、反应完毕后，将铜片浸泡于蒸馏水中1.5h，最后20oC下真空干燥。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片见图3。
由扫描电镜图片显示，在铜片基底上沉积的碳纳米材料层较厚。
实施例3:
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺50份，四氯化碳1份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将50ml的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入1m;的四氯化碳，室温下搅拌15min，使两种溶液完全混合；
b、将洁净干燥的不锈钢片放置于刚玉舟上并放入管式炉中；
c、将步骤a中配好的溶液由流速为0.1L/min的氮气吹入管式炉中，在600oC下反应0.8h；
d、反应完毕后，将铜片浸泡于蒸馏水中1h，最后60oC下真空干燥。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片见图4。
由扫描电镜图片显示，铜片基底上有一些小块，碳纳米材料层很厚。
实施例4:
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺1份，四氯化碳30份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将1ml的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入30ml的四氯化碳，室温下搅拌10min，使两种溶液完全混合；
b、将洁净干燥的铜片放置于刚玉舟上并放入管式炉中；
c、将步骤a中配好的溶液由流速为0.4L/min的氮气吹入管式炉中，在700oC下反应0.5h；
d、反应完毕后，将铜片浸泡于蒸馏水中2h，最后40oC下真空干燥。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片见图5。
由扫描电镜图片显示，铜片基底上沉积的碳呈现出瘪状的球形。
实施例5：
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺3份，三氯甲烷2份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将30ml的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入20ml的四氯化碳，室温下搅拌10min，使两种溶液完全混合；
b、将洁净干燥的铜片放置于刚玉舟上并放入管式炉中；
c、将步骤a中配好的溶液由流速为0.9L/min的氮气吹入管式炉中，在550oC下反应1.2h；
d、反应完毕后，将铜片浸泡于蒸馏水中1.5h，最后50oC下真空干燥。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片见图6。
由扫描电镜图片显示，铜基底上有较厚的碳层，并且有少量的小块。
实施例6:
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺1份，四氯化碳1.5份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将10ml的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入15ml的四氯化碳，室温下搅拌10min，使两种溶液完全混合；
b、将步骤a中得到的混合溶液倒入60mL的高压釜中，在210oC下，反应1h，然后自然冷却至室温。将收集到的产物用去离子水和乙醇各洗涤3次，最后，70oC烘干样品，即可。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片、拉曼图谱、傅立叶红外图谱见图7~9。
由扫描电镜图片显示，产物呈现一种无序的片层状；
由拉曼图谱显示，有两个强峰，分别位于1361 cm-1和1594 cm-1处。它们是碳纳米材料典型的Raman峰：位于1361cm-1处的峰对应于二维石墨片层边缘或缺陷处具有悬键的碳原子振动；而1594 cm-1处的峰对应于石墨的E2g振动模式，它和平面石墨晶格中sp2杂化的碳原子振动有关。而位于1594 cm-1处的峰强度高于位于1361cm-1处的峰，说明产物中碳原子在二维平面上的有序度比较高；
由傅立叶红外图谱，进一步说明产物是碳纳米材料。数据如下：
表明产物为碳纳米材料，产物表面有一些氧化基团。
实施例7:
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺1份，四氯化碳45份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将1ml的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入45ml的四氯化碳，室温下搅拌10min，使两种溶液完全混合；
b、将步骤a中得到的混合溶液倒入60mL的高压釜中，在180oC下，反应1.2h，然后自然冷却至室温；将收集到的产物用去离子水和乙醇各洗涤3次，最后，95oC烘干样品。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片见图10。
由扫描电镜图片显示，其产物的颜色呈现黑色，产物尺寸非常小。
实施例8:
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺20份，三氯甲烷7份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将20ml的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入7ml的四氯化碳，室温下搅拌10min，使两种溶液完全混合；
b、将步骤a中得到的混合溶液倒入60mL的高压釜中，在150oC下，反应2h，然后自然冷却至室温；将收集到的产物用去离子水和乙醇各洗涤3次，最后，55oC烘干样品。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片见图11。
由扫描电镜图片显示，其产物的颜色呈现黑色，产物尺寸非常小。
实施例9:
一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及质量配比为：N,N-二甲基甲酰胺10份，二氯甲烷10份；
一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在室温下，将10mL的N,N-二甲基甲酰胺倒入烧杯中，然后加入10mL的四氯化碳，室温下搅拌10min，使两种溶液完全混合；
b、将步骤a中得到的混合溶液倒入60 mL的高压釜中，在150oC下，反应1h，然后自然冷却至室温；将收集到的产物用去离子水和乙醇各洗涤3次，最后，85oC烘干样品。
制备的碳纳米材料的扫描电镜照片见图12。
由扫描电镜图片显示，其产物的颜色呈现黑色，产物尺寸非常小。
Claims (8)
1.一种制备碳纳米材料的碳源，其组分及体积配比为：N,N-二甲基甲酰胺1-50份，卤代甲烷1-50份。
2.如权利要求1所述的碳源，其特征在于：所述卤代甲烷选自四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷中的一种或几种。
3.一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、将碳源组分按配比混合搅拌，混合完全；
b、将洁净干燥的金属片放置于刚玉舟上并放入管式炉中；
c、将步骤a中配好的碳源用氮气吹入管式炉中，在400~700℃下反应0.5h以上；
d、反应完毕后，将金属片浸泡于蒸馏水中1h以上，取出烘干。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤b中金属片为铜片或不锈钢片。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤c中氮气流速为0.1-1L/min。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤d中烘干为真空干燥，温度20-60℃。
7.一种碳纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
a、将碳源按配比混合搅拌，混合完全；
b、将步骤a配好的碳源倒入高压釜中，在150~210℃下，反应1h以上，然后自然冷却至室温；
c、将产物洗涤干净，烘干，即制得碳纳米材料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤c中烘干温度为50-100℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310002587.5A CN103058170B (zh) | 2013-01-04 | 2013-01-04 | 一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310002587.5A CN103058170B (zh) | 2013-01-04 | 2013-01-04 | 一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103058170A true CN103058170A (zh) | 2013-04-24 |
| CN103058170B CN103058170B (zh) | 2015-01-28 |
Family
ID=48101113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310002587.5A Expired - Fee Related CN103058170B (zh) | 2013-01-04 | 2013-01-04 | 一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103058170B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101525789A (zh) * | 2009-03-10 | 2009-09-09 | 东华大学 | 聚ε-己内酯和聚三亚甲基碳酸酯复合纳米纤维及其制备和应用 |
| CN101693832A (zh) * | 2009-10-14 | 2010-04-14 | 长春理工大学 | 一种制备稀土配合物/聚甲基丙烯酸甲酯复合发光纳米带的方法 |
| CN102238872A (zh) * | 2008-12-06 | 2011-11-09 | 细胞内治疗公司 | 有机化合物 |
-
2013
- 2013-01-04 CN CN201310002587.5A patent/CN103058170B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102238872A (zh) * | 2008-12-06 | 2011-11-09 | 细胞内治疗公司 | 有机化合物 |
| CN101525789A (zh) * | 2009-03-10 | 2009-09-09 | 东华大学 | 聚ε-己内酯和聚三亚甲基碳酸酯复合纳米纤维及其制备和应用 |
| CN101693832A (zh) * | 2009-10-14 | 2010-04-14 | 长春理工大学 | 一种制备稀土配合物/聚甲基丙烯酸甲酯复合发光纳米带的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| A. M. EGOROV ET AL.: "Kinetics and Mechanism of Reaction of Carbon Tetrachloride with Copper(0) in Dimethylformamide", 《RUSSIAN JOURNAL OF GENERAL CHEMISTRY》 * |
| JASON K. VOHS ET AL.: "Low-Temperature Growth of Carbon Nanotubes from the Catalytic Decomposition of Carbon Tetrachloride", 《J. AM. CHEM. SOC.》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103058170B (zh) | 2015-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104163420B (zh) | 银掺杂石墨烯复合纸及其制备方法 | |
| CN106517171B (zh) | 一种石墨烯气凝胶的制备方法 | |
| CN105271209A (zh) | 一种石墨烯薄膜和连续生产石墨烯薄膜的方法及装置 | |
| CN104313549B (zh) | 一种具有自清洁功能石墨烯基薄膜的制备方法 | |
| CN106001583B (zh) | 一种纳米银线的制备方法 | |
| CN107221387A (zh) | 基于短暂性构架的高电导率石墨烯薄膜的制备方法 | |
| CN105645400B (zh) | 一种离子诱导组装的石墨烯自支撑材料及其制备方法 | |
| CN107481801B (zh) | 一种银纳米线网格透明电极的制备方法 | |
| CN106032272B (zh) | 一种胺基增强石墨烯膜、氮掺杂石墨烯膜及其制备方法 | |
| CN109534317A (zh) | 一种碳纳米管薄膜的制备方法 | |
| CN101857460A (zh) | 纺丝用碳纳米管阵列的制备方法 | |
| CN106994347A (zh) | 一种制备方形铜纳米粒子‑石墨烯‑泡沫镍材料的方法 | |
| CN102658153B (zh) | 铜基体表面生长富勒烯掺杂多孔碳纳米纤维的制备方法 | |
| CN105752970B (zh) | 一种碳纳米管/石墨烯复合物的制备方法 | |
| CN103935982B (zh) | 石墨烯纳米带的制备方法 | |
| Wang et al. | Scalable in situ growth of SnO2 nanoparticle chains on SiC ultrathin fibers via a facile sol–gel-flame method | |
| CN106748622B (zh) | 一种β‑石墨二炔纳米薄膜及其制备方法与应用 | |
| Willey et al. | Thin films of carbon nanotubes via ultrasonic spraying of suspensions in N-methyl-2-pyrrolidone and N-cyclohexyl-2-pyrrolidone | |
| CN103058170B (zh) | 一种制备碳纳米材料的碳源、碳纳米材料的制备方法 | |
| CN106219531B (zh) | 一种石墨/纳米碳管阵列复合导热膜的制备方法 | |
| CN105695804B (zh) | 一种高导热铝基石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN106744920B (zh) | 无包覆层骨架的多层石墨烯自支撑管的制备方法 | |
| CN106238080A (zh) | 掺磷多孔石墨烯及其制备方法与催化苄胺氧化的方法 | |
| CN113684679B (zh) | 一种碳纤维基纳米复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN103993475B (zh) | 一种在碳纤维表面包覆SiC纳米线的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150128 Termination date: 20200104 |