CN108793123A - 一种放电成型碳纳米角的设备与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放电成型碳纳米角的设备与方法，包括真空容器、反应容器、真空泵、石墨棒和通电导线，所述反应容器设置于所述真空容器内，所述真空泵设置于所述真空容器的上端，用于吸取真空容器的空气，所述石墨棒设置于所述反应容器内，所述石墨棒上连接有所述通电导线，所述反应容器内设置有空气、CO2、CO或CO/N2混合气体。本发明提供一种放电成型碳纳米角的设备与方法，通过采用直流放电成型发生产碳纳米角，设备简单、生产成本低，生产效率高，且绿色无污染。
Description
技术领域
本发明涉及碳纳米角制备技术领域，尤其涉及一种放电成型碳纳米角的设备与方法。
背景技术
随着纳米技术的迅速发展，单壁碳纳米角因其特殊的管锥状结构和特性，在材料科学和生物医学领域中得到越来越广泛的应用。自1999年Ijima首次发现碳纳米角后，与之相关的研究逐渐成为新材料领域的研究热点，碳纳米角具有许多吸引人的物理化学性质，比如，电导率高、机械性能好、比表面积大、长径比大等。碳纳米角表面可功能化，提供了对其功能化修饰的平台，扩大了其应用范围，碳纳米角集体能增强渗透聚集效应并且细胞吸收率高。碳纳米角的这些优良特性使其在电化学、吸附剂、药物传输体系、生物标记等诸多领域有重要的应用。
碳纳米角的宏量制备最早由日本的 Ijima 等人在室温下用激光法实现 (Chem.Phys.Lett.,1999,165-170)。他们使用 CO2 激光器在Ar气氛中760Torr 压力下蒸发石墨棒，获得了高纯度的碳纳米角。由于激光法的成本较高，研究人员后来发展了碳纳米的电弧法制备。电弧法是通过电弧放电蒸发石墨，使碳原子重新组合为碳纳米角。Sano N等人报道了以水或者液氮作为介质采用电弧法制备碳纳米角 (J.Phys.D:Appl.phys,2004,37,1720；Nanotechnology，2004，15，546-550)，但该方法中水或液氮的使用，使得操作比较复杂。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种放电成型碳纳米角的设备与方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括真空容器、反应容器、真空泵、石墨棒和通电导线，所述反应容器设置于所述真空容器内，所述真空泵设置于所述真空容器的上端，用于吸取真空容器的空气，所述石墨棒设置于所述反应容器内，所述石墨棒上连接有所述通电导线，所述反应容器内设置有空气、CO2、CO或CO/N2混合气体。
本发明优选地，所述反应容器上设置有密封塞，所述石墨棒的上端设置有连接件，用于连接所述通电导线。
本发明优选地，所述真空泵与所述真空容器之间设置有密封件。
一种放电成型碳纳米角的设备使用方法，包括以下步骤：
步骤一，在所述反应容器内加入一定量的空气、CO2、CO或CO/N2混合气体；
步骤二，通过所述通电导线为石墨棒通电，通电电流为2000 ～ 2500A；
步骤三，通电4-8小时后，生成碳纳米角。
本发明优选地，根据步骤一，所述空气、CO2、CO或CO/N2混合气体的压力为310 ～580MPa。
本发明优选地，根据步骤二，所述石墨棒通电后产生电弧，所述电弧灼烧温度为2000 ～ 2500℃。
本发明优选地，根据步骤三，所述石墨棒通电最佳时间为6小时。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种放电成型碳纳米角的设备与方法，通过采用直流放电成型发生产碳纳米角，设备简单、生产成本低，生产效率高，且绿色无污染。
附图说明
图1是本发明所述放电成型碳纳米角的设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示：本发明包括真空容器1、反应容器3、真空泵2、石墨棒4和通电导线8，反应容器3设置于真空容器1内，真空泵2设置于真空容器1的上端，用于吸取真空容器1的空气，石墨棒4设置于反应容器3内，石墨棒4上连接有通电导线8，反应容器3内设置有空气、CO2、CO或CO/N2混合气体。
如图1所示，反应容器3上设置有密封塞6，石墨棒4的上端设置有连接件7，用于连接通电导线8，真空泵2与真空容器1之间设置有密封件9。
一种放电成型碳纳米角的设备使用方法，包括以下步骤：
步骤一，在所述反应容器内加入一定量的空气、CO2、CO或CO/N2混合气体，所述空气、CO2、CO或CO/N2混合气体的压力为310 ～580MPa；
步骤二，通过所述通电导线为石墨棒通电，通电电流为2000 ～ 2500A，所述石墨棒通电后产生电弧，所述电弧灼烧温度为 2000 ～ 2500℃；
步骤三，通电6小时后，生成碳纳米角。
综上所述，本发明提供一种放电成型碳纳米角的设备与方法，通过采用直流放电成型发生产碳纳米角，设备简单、生产成本低，生产效率高，且绿色无污染。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (7)
1.一种放电成型碳纳米角的设备，其特征在于，包括真空容器、反应容器、真空泵、石墨棒和通电导线，所述反应容器设置于所述真空容器内，所述真空泵设置于所述真空容器的上端，用于吸取真空容器的空气，所述石墨棒设置于所述反应容器内，所述石墨棒上连接有所述通电导线，所述反应容器内设置有空气、CO2、CO或CO/N2混合气体。
2.根据权利要求1所述的一种放电成型碳纳米角的设备，其特征在于，所述反应容器上设置有密封塞，所述石墨棒的上端设置有连接件，用于连接所述通电导线。
3.根据权利要求1所述的一种放电成型碳纳米角的设备，其特征在于，所述真空泵与所述真空容器之间设置有密封件。
4.一种放电成型碳纳米角的设备使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在所述反应容器内加入一定量的空气、CO2、CO或CO/N2混合气体；
步骤二，通过所述通电导线为石墨棒通电，通电电流为2000 ～ 2500A；
步骤三，通电4-8小时后，生成碳纳米角。
5.根据权利要求4所述的一种放电成型碳纳米角的设备使用方法，其特征在于：根据步骤一，所述空气、CO2、CO或CO/N2混合气体的压力为310 ～580MPa。
6.根据权利要求4所述的一种放电成型碳纳米角的设备使用方法，其特征在于：根据步骤二，所述石墨棒通电后产生电弧，所述电弧灼烧温度为 2000 ～ 2500℃。
7.根据权利要求4所述的一种放电成型碳纳米角的设备使用方法，其特征在于：根据步骤三，所述石墨棒通电最佳时间为6小时。
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|---|---|---|---|---|
| CN111943173A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-17 | 江苏清大际光新材料有限公司 | 一种电弧法制备碳纳米角的设备及制备碳纳米角的方法 |
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