CN109019564A - 一种碳纳米材料的后处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳纳米材料的后处理方法，S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入10安‑1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；S2、将步骤S1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至400℃‑1200℃，然后施加50V‑500V的偏压，再在气氛中加热处理1h‑48h得到改性碳纳米材料；所述步骤S1中反应媒介为液氮、液氩或水中的任一种；所述步骤S2中的气氛为氮气、氨气中的任一种或二者的混合气体；本发明具有简化反应流程、有效提高反应速度、增强碳纳米材料导电性能的优点。

Description

一种碳纳米材料的后处理方法
技术领域
本发明属于碳纳米材料制备技术领域，具体涉及一种碳纳米材料的后处理方法。
背景技术
随着碳纳米技术的迅速发展，单壁碳纳米角因其特殊的管状结构和特性，在材料科学和生物医学领域汇总得到越来越广泛的应用。目前的碳纳米角的制作过程，多是在压缩空气气氛下对阴极石墨棒和阳极石墨棒引入高压电弧，在负压气氛环境下制备碳纳米角，或在氩气气氛下进行激光溅射制备碳纳米角；其中，在压缩空气气氛下制备碳纳米角时，使得碳纳米角的制作过程较为繁琐，操作人员不但要完成压缩空气气氛环境的操作，同时还要对引入的高压电弧进行控制，从而使得碳纳米角制备过程需要控制的工况环境较多，一旦操作人员人为操作不当，将导致制备碳纳米角不成功，从而不但浪费原材料，甚至会影响碳纳米角制备的整体进度；另一方面，目前的制备碳纳米角的方法制得的产物较为单一，不能有效的在相同的反应条件下制备出不同种类的碳纳米材料，从而导致碳纳米材料的制备效率低下，并且，直接以石墨棒为原料在压缩空气氛围下通入气体制得氮掺杂碳纳米材料导电性能较弱；其中，在氩气气氛下进行激光溅射制备碳纳米材料时，不仅制备设备昂贵，而且制备效率低下，导致制备成本居高不下。
另外，
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种简化反应流程、有效提高反应速度、增强碳纳米材料导电性能的碳纳米材料后处理方法。
本发明的技术方案如下：
一种碳纳米材料的后处理方法，具体处理过程为：
S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入10安-1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；
S2、将步骤S1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至400℃-1200℃，然后施加50V-500V的偏压反应1h-48h得到改性碳纳米材料。
进一步，所述步骤S1中反应媒介为液氮、液氩或水中的任一种；
优选的，所述步骤S1中反应媒介为液氮或液氩时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角；
优选的，所述步骤S1中反应媒介为水时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
进一步，所述步骤S2中的气氛为氮气、氨气中的任一种或二者的混合气体。
进一步，所述步骤S2中石英管内的气压为0-220kPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明将阳极石墨棒与阴极石墨棒放入液态的反应媒介中引入高压电弧，免去传统的在压缩空气气氛下制备的工序，有效简化碳纳米材料的制备过程，有效提高碳纳米材料的制备效率；
2、本发明中根据实用反应媒介的类型不同，制备出不同类型的碳纳米材料，从而只需变更反应媒介便可获得多种碳纳米材料，无需改变其它反应条件，从而有效丰富碳纳米材料的种类；
3、本发明将在液态反应媒介下制得的碳纳米材料在石英管内通入气氛，施加高温和电压后，对碳纳米材料通过渗氮处理对添加剂引入碳氮键，从而提高添加剂的活性，进而使得改性后的添加剂对电极等导电性和耐用性给予提高；
总之，本发明具有简化反应流程、有效提高反应速度、增强碳纳米材料导电性能的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种碳纳米材料的后处理方法，具体处理过程为：
S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；
S2、将步骤S1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至400℃，然后施加500V的偏压反应1h得到改性碳纳米材料。
进一步，所述步骤S1中反应媒介为液氮，此时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角。
进一步，所述步骤S2中的气氛为氮气。
进一步，所述步骤S2中石英管内的气压为0kPa。
实施例2
一种碳纳米材料的后处理方法，具体处理过程为：
S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；
S2、将步骤S1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至1200℃，然后施加300V的偏压反应33h得到改性碳纳米材料。
进一步，所述步骤S1中反应媒介为液氩，此时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角。
进一步，所述步骤S2中的气氛为氨气。
进一步，所述步骤S2中石英管内的气压为220kPa。
实施例3
一种碳纳米材料的后处理方法，具体处理过程为：
S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；
S2、将步骤S1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至i000℃，然后施加450V的偏压反应24h得到改性碳纳米材料。
进一步，所述步骤S1中反应媒介为水，此时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
进一步，所述步骤S2中的气氛为氮气、氨气的混合气体。
进一步，所述步骤S2中石英管内的气压为110kPa。
实施例4
一种碳纳米材料的后处理方法，具体处理过程为：
S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；
S2、将步骤S1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至800℃，然后施加400V的偏压反应36h得到改性碳纳米材料。
进一步，所述步骤S1中反应媒介为液氮，此时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角。
进一步，所述步骤S2中的气氛为氨气。
进一步，所述步骤S2中石英管内的气压为50kPa。
实施例5
一种碳纳米材料的后处理方法，具体处理过程为：
S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；
S2、将步骤S1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至900℃，然后施加350V的偏压反应40h得到改性碳纳米材料。
进一步，所述步骤S1中反应媒介为液氩，此时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角。
进一步，所述步骤S2中的气氛为氮气。
进一步，所述步骤S2中石英管内的气压为120kPa。
实施例6
一种碳纳米材料的后处理方法，具体处理过程为：
S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；
S2、将步骤s1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至900℃，然后施加350V的偏压反应40h得到改性碳纳米材料。
进一步，所述步骤S1中反应媒介为液氩，此时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角。
进一步，所述步骤S2中的气氛为氮气与氨气的混合气体。
进一步，所述步骤S2中石英管内的气压为100kPa
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种碳纳米材料的后处理方法，其特征在于，具体处理过程为：
S1、以石墨棒作为电弧法制备碳纳米材料，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反应媒介中，通入10安-1.5千安的电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为碳纳米材料；
S2、将步骤S1制得碳纳米材料放入石英管的恒温区通入气氛后加热至400℃-1200℃，然后施加50V-500V的偏压反应1h-48h得到改性碳纳米材料。
2.如权利要求1所述的碳纳米材料的后处理方法，其特征在于：所述步骤S1中反应媒介为液氮、液氩或水中的任一种；
优选的，所述步骤S1中反应媒介为液氮或液氩时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角；
优选的，所述步骤S1中反应媒介为水时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
3.如权利要求1所述的碳纳米材料的后处理方法，其特征在于：所述步骤S2中的气氛为氮气、氨气中的任一种或二者的混合气体。
4.如权利要求1所述的碳纳米材料的后处理方法，其特征在于：所述步骤S2中石英管内的气压为0-220kPa。
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