CN114477141B - 一种寡壁碳纳米管纤维束及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及碳纳米纤维领域，具体公开了一种寡壁碳纳米管纤维束及其制备工艺，将碳源、有机铁催化剂和助催化剂的混合制备混合浆料，使用H2或Ar/H2混合载气，通到微波等离子云反应设备中，受微波激发产生高温离子云火焰，混合浆料定量添加至通有载气的等离子云中，原位反应连续生成寡壁碳纳米管纤维，且生成的寡壁碳纳米管纤维束包括单壁碳纳米管纤维、双壁碳纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维，双壁碳纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维的占比总和小于65%，余量为单壁碳纳米管纤维；碳纳米管纤维束产物的TGA纯度≥85%，无定形碳含量≤5%，TGA纯度高，结晶度高，柔韧性好，制备过程操作简单，反应温度均匀，重复性好，稳定性高。
Description
技术领域
本申请涉及碳纳米材料领域，更具体地说，它涉及一种寡壁碳纳米管纤维束及其制备工艺。
背景技术
寡壁（指单壁、双壁和三壁）碳纳米管纤维是碳纳米管中的一类，此类碳纳米管具有优良的导电性能，同时又具有较高的长径比和较佳的柔韧性。把碳纳米管添加到锂离子电池的电极材料中可以有效地形成导电网络，提升电极导电性能，使锂离子电池具有优异的性能，具体表现在电池容量大、循环寿命长，适合高端数码类电池及新能源汽车动力电池。而且，此类碳纳米管结晶度较好，柔韧性佳，在智能可穿戴织物和相关设备中具有潜在的应用价值；在塑料加工制备领域，添加少量碳纳米管纤维，相比导电炭黑，在抗静电塑料中表现优异的电性能和机械性能。
而相关技术中有涉及采用等离子体制备碳纳米管的工艺，工艺中为了保护等离子的电极，通入的保护气体流量较大，气流速度较快，且温度不均匀，高温区域只限于狭窄的等离子火焰中；而其他相关技术中，采用直流辉光等离子化学气相沉积方法制备碳纳米管，而该工艺方法中，一般采用负压操作，在实际生产中难以做到连续生产，且所需的设备制造要求高，热损失严重，实际温度低，反应区的温度场不均匀。
而制备碳纳米管纤维的相关技术中采用有机铁源溶解在有机溶剂中，但是铁源的固含量不到5%，因而有机溶剂中的碳远远过量，导致产物中无定形碳杂质多，品质较低。
针对上述中的相关技术，发明人认为目前相关技术制得的碳纳米管纤维的纯度较低，且制备过程使用的设备使得碳纳米管纤维的产量小，难以工业化生产。
发明内容
为了解决碳纳米管纤维纯度问题及产业化生产的问题，本申请提供一种寡壁碳纳米管纤维束及其制备工艺。
第一方面，本申请提供一种寡壁碳纳米管纤维束，采用如下的技术方案：
一种寡壁碳纳米管纤维束，该寡壁碳纳米管纤维束包括单壁碳纳米管纤维、双壁碳纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维，双壁碳纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维的占比总和小于65%，余量为单壁碳纳米管纤维；该寡壁碳纳米管纤维束的TGA纯度≥85%，无定形碳含量≤5%。
通过采用上述技术方案，制得的寡壁碳纳米管纤维束含有单壁碳纳米管纤维、双壁碳纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维，且无定形碳杂质含量低，碳纳米管纤维束的TGA纯度高，结晶度高，柔韧性好，应用至电池材料中能有效形成导电网络，提高电极导电性能，并可应用于可穿戴织物和相关设备中。
优选的，该寡壁碳纳米管纤维束的拉曼分布测试，在100-300cm-1区域存在三组明显的RBM吸收峰，其中RBM吸收峰在100-200cm-1区域存在两组特征峰，RBM吸收峰在200-300cm-1区域存在一组特征峰，拉曼强度IG/ID≥20。
通过采用上述技术方案，制得的寡壁碳纳米管纤维束的RBM吸收峰较少，纯度较高，且具有较高的拉曼Ig/Id值，结晶度较高，非晶碳杂质较少，其中拉曼强度IG/ID优选大于等于40。
优选的，单根所述单壁碳纳米管纤维、双壁碳纳米管纤维或三层壁碳纳米管纤维的管径为1-5nm，长度为500-1000μm；所述寡壁碳纳米管纤维束的比表面积为500-1000 m2g-1。
通过采用上述技术方案，制得的寡壁碳纳米管纤维束具有较高的长径比，柔韧性佳，且较高的比表面积能很好地分散于电极材料中，形成导电网络，进而提升电极导电性能。
第二方面，本申请提供一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，采用如下的技术方案：
一种如上所述的寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，包括以下步骤：
S1：将有机铁催化剂加入至碳源溶剂中，制得有机浆料；所述有机铁的质量含量为3-25%，其中有机铁催化剂的质量含量优选为10-20%；
S2：往步骤S1制得的有机浆料中加入助催化剂，制得混合浆料；
S3：往微波等离子云设备通入载气，启动微波电源，控制等离子云设备的反应区温度达到1000-2000℃，然后将步骤S2制得的混合浆料注射至微波等离子云设备中，等离子云设备中制得寡壁碳纳米管纤维束，收料。
通过上述技术方案，先制备均匀的含有铁源的有机浆料，有机铁催化剂作为铁源，并控制有机铁催化剂与碳源的含量，使得产物中的无定型碳杂质含量较低，产品结晶度较高；具体在通入混合载气的氛围下，利用微波等离子云设备，混合载气受微波激发产生高温等离子云火焰，迅速升到制备碳纳米管纤维束的温度，然后注射配置好的混合浆料，在等离子云区域内原位连续反应成寡壁碳纳米管纤维束，最后将产物收料，能连续不断地收集寡壁碳纳米管纤维束。
优选的，所述步骤S1中，有机铁催化剂为正辛基二茂铁、二茂铁、二茂钴、二茂镍、羰基铁、草酸铁、乳酸亚铁中的一种或多种的组合；
通过上述技术方案，有机铁催化剂作为铁源，可促进碳纳米管纤维束的生成，且上述有机铁同时起到催化作用，能促进原位反应，并提高生成寡壁碳纳米管纤维束的进程。
优选的，所述步骤S1中，碳源溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、四氢呋喃、二甲苯、乙酸乙酯中的一种或多种的组合；所述有机铁催化剂与助催化剂的质量比为100-200:1。
通过上述技术方案，上述溶剂作为碳源，为有机浆料提供碳源，且流动性好，易于流动注射至微波等离子云设备中，并在有机铁催化剂的作用下，利用高温等离子云火焰原位反应连续生成寡壁碳纳米管纤维束。
优选的，所述步骤S2中，所述助催化剂为二硫化碳、甲硫醇、苯硫酚、二苯基二硫化物中的一种或多种的组合。
通过上述技术方案，采用的助催化剂能促进原位反应，并提高生成寡壁碳纳米管纤维束的进程，其中，所述助催化剂优选采用二硫化碳。
优选的，所述步骤S3中，混合浆料的注射速度为5-15mL/min；所述载气为H2或Ar/H2混合载气，Ar载气的流量为5-60L/min，H2载气的流量为1-25L/min。
通过上述技术方案，控制混合浆料的注射速度，能精密地定量混合浆料中碳源和铁源的进入量，保证碳源与铁源的混合配比，使得产品中无定型碳杂质，使得产品的结晶度高；而通过控制Ar/H2混合载气中Ar和H2载气的流量，实现载气气量的调节，最小可调节至升的单位，能使等离子云反应的温度均匀，有效反应区域较大，有利于寡壁碳纳米管纤维束的连续生成，且生成的寡壁碳纳米管在混合载气的作用下连续流出高温反应区，进行收料。
第三方面，本申请提供一种实现寡壁碳纳米管纤维束制备方法的卧式微波等离子云设备，采用如下的技术方案：
一种实现上述寡壁碳纳米管纤维束的制备方法的卧式微波等离子云设备，按照制备过程包括依次设置的混合进料构件、点火装置、石英内衬管和收料装置，所述混合进料构件连接有注射装置和载气进气装置，所述石英内衬管连接有微波电源和磁控管。
通过上述技术方案，载气进气装置能调节载气气量，使得载气量可达到最小为升的单位，注射装置能精密定量混合浆料的添加量，保证铁源与碳源的配比，使得产物中无定型碳含量较低，产品结晶度高；载气进气装置保持Ar/H2混合载气的进气，通过混合进料构件进入至石英内衬管，启动微波电源，控制等离子云设备的反应区温度达到1000-2000℃，然后通过注射装置将混合浆料注射进混合进料构件，随着混合载气的流通方向，在石英内衬管前端的高温条件下有机浆料成分充分气化，气化后与载气混合后送入石英内衬管的中部反应区，原位反应连续生成寡壁碳纳米管，然后再沿着载气的流通方向流通至收料装置进行产物的收料。而设置的磁控管能保证微波的功率输出稳定和设备运行可靠，优选采用1.5kW的磁控管，微波电源的总功率优选控制为3-10KW。优选的，所述注射装置可选用微量注射泵等可实现注射混合浆料的注射装置，尾气排放装置可以为尾气排放管道、烟囱、气泵等可实现尾气排放的装置。
优选的，所述石英内衬管的外壁套设有水冷夹套；该卧式微波等离子云设备还包括尾气排放装置，所述尾气排放装置的输入端与石英内衬管的输出端连接。
通过上述技术方案，设置的水冷夹套控制微波云外部温度低于200℃，转移石英内衬管的管壁热量，保护管壁，并能降低管壁的高温对水冷夹套的阀件等塑料件的性能影响，可选的，所述水冷夹套为不锈钢水冷夹套；而设置的尾气排放装置能将原位反应后的尾气排放，使得尾气不直接进入至收料装置中影响产物的收料。
第四方面，本申请提供一种实现寡壁碳纳米管纤维束制备方法的立式微波等离子云设备，采用如下的技术方案：
一种实现上述寡壁碳纳米管纤维束的制备方法的立式微波等离子云设备，按照制备过程包括依次设置的载气进气装置、石英内衬管、收料装置和尾气排放装置，所述石英内衬管包括等离子云反应区和混合反应区，所述等离子云反应区的输出端与混合反应区的输入端连接，所述等离子云反应区连接有微波电源，所述混合反应区连接有注射装置。
通过上述技术方案，载气进气装置能调节载气气量，使得载气量可达到最小为升的单位，注射装置能精密定量混合浆料的添加量，保证铁源与碳源的配比，使得产物中无定型碳含量较低，产品结晶度高；载气进气装置保持Ar/H2混合载气的进气，然后流通至混合反应区，注射装置则将混合浆料注射进混合反应区，在混合反应区有机浆料成分在高温混合载气的条件下气化，并混合载气的持续高温下原位反应连续生成寡壁碳纳米管，能量与物质交换充分，然后再沿着载气的流通方向流通至收料装置进行产物的收料。而设置的磁控管能保证微波的功率输出稳定和设备运行可靠，优选采用1.5kW的磁控管，微波电源的总功率优选控制为3-10KW。可选的，石英内衬管的外壁套设有水冷夹套，可选的，所述水冷夹套为不锈钢水冷夹套，设置的水冷夹套控制微波云外部温度低于200℃，转移石英内衬管的管壁热量，保护管壁，并能降低管壁的高温对水冷夹套的阀件等塑料件的性能影响。尾气排放装置可以为尾气排放管道、烟囱、气泵等可实现尾气排放的装置。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的寡壁碳纳米管纤维束含有单壁碳纳米管纤维、双壁碳纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维，三种碳纳米管纤维形成纤维束状集合体，且寡壁碳纳米管纤维束的无定形碳杂质含量低，碳纳米管纤维束的TGA纯度高，结晶度高，柔韧性好，可应用至电池材料中或应用于可穿戴织物和相关设备中，应用广泛。
2、本申请制备寡壁碳纳米管纤维束的方法在通入混合载气的氛围下，利用微波等离子云设备，混合载气受微波激发产生高温等离子云火焰，迅速升到制备碳纳米管纤维束的温度，然后注射配置好的混合浆料，在等离子云区域内原位连续反应成寡壁碳纳米管纤维束，并且在载气的作用下连续流出高温反应区，进行收料，能连续不断地收集寡壁碳纳米管纤维束，反应重复性好，稳定性高，操作简单。
3、本申请通过采用微波等离子云设备制备寡壁碳纳米管纤维束，结构简单，不但载气量可以调节，且反应温度均匀，反应区域较大，能连续产生碳纳米管纤维束，且在反应区中能量与物质交换充分，反应重复性好，稳定性高。
附图说明
图1是实施例1的卧式微波等离子云设备结构示意图；
图2是实施例2的立式微波等离子云设备结构示意图；
图3是实施例6的寡壁碳纳米管纤维束产物SEM图；
图4是实施例7的寡壁碳纳米管纤维束产物的热重分析图（TGA/DTA）；
图5是对比例1的碳纳米管纤维束产物的热重分析图（TGA）；
图6是实施例7的寡壁碳纳米管纤维束产物的拉曼分布测试结果图；
图7是图6拉曼分布测试图中100-300cm-1区域的RBM吸收峰放大图；
图8是对比例2的碳纳米管纤维束产物的拉曼分布测试结果图；
图9是图8拉曼分布测试图中50-400cm-1区域的RBM吸收峰放大图；
图10是实施例7的寡壁碳纳米管纤维束产物的TEM 图；
图11是实施例7的寡壁碳纳米管纤维束产物的BET比表面积测试结果图；
附图标记：1、注射装置；2、载气进气装置；3、混合进料构件；4、点火装置；5、石英内衬管；51、等离子云反应区；52、混合反应区；6、收料装置；7、尾气排放装置；8、微波电源；9、磁控管；10、水冷夹套。
具体实施方式
以下结合附图1-11和实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
参照附图1，一种卧式微波等离子云设备，包括混合进料构件3、点火装置4、石英内衬管5、收料装置6和尾气排放装置7，其中混合进料构件3、点火装置4、石英内衬管5和收料装置6为按照进料、点火升温、反应、收料的制备过程依次设置，而混合进料构件3连接有微量注射泵和载气进气装置2，混合浆料通过微量注射泵注射至混合进料构件3中，混合载气通过载气进气装置2进入至混合进料构件3中；而石英内衬管5连接有微波电源8和磁控管9，通过磁控管9控制微波功率的稳定输出和运行，石英内衬管5的外壁套设有不锈钢水冷夹10。而尾气排放装置7的输入端与石英内衬管5的输出端连接，石英内衬管5的输出端分别连接收料装置6和尾气排放装置7，产品收料于收料装置6中，反应后产生的尾气则通过尾气排放装置7向外排放，尾气排放装置7可以为尾气排放管道、烟囱、气泵等可实现尾气排放的装置，附图1中呈现为尾气排放管道。
实施例2
参照附图2，一种立式微波等离子云设备，按照载气进料、升温、反应、收料的制备过程包括依次设置的载气进气装置2、石英内衬管5、收料装置6和尾气排放装置7，其中石英内衬管5包括等离子云反应区51和混合反应区52，等离子云反应区51的输出端与混合反应区52的输入端连接，等离子云反应区51连接有微波电源8，混合反应区52连接有微量注射泵，石英内衬管5对应等离子云反应区51部分的外壁套设有不锈钢水冷夹10；混合载气进入至等离子云反应区51后在等离子云作用下升温，然后流通至混合反应区52，微量注射泵则将混合浆料注射进混合反应区52，在混合反应区52混合浆料在高温混合载气的条件下气化，并混合载气的持续高温下原位反应连续生成寡壁碳纳米管，产物再收料于收料装置6中，反应产生的尾气则通过尾气排放装置7向外排放，尾气排放装置7可以为尾气排放管道、烟囱、气泵等可实现尾气排放的装置，附图2中呈现为尾气排放管道。
实施例3
制备有机浆料：将二茂铁加入至乙醇中，搅拌均匀，其中二茂铁的质量含量为5%；
制备混合浆料：将甲硫醇作为助催化剂加入至有机浆料中，混合均匀，制得混合浆料。
本实施例采用实施例2的立式微波等离子云设备，控制设备的微波功率为3KW，通过载气进气装置2通入Ar/H2混合载气，并控制混合载气中Ar的流量为50L/min，H2的流量为20L/min，Ar/H2混合载气在石英内衬管5的等离子云反应区51受微波激发产生高温离子云火焰，把混合反应区52迅速升温至1080℃；然后将上述制得的混合浆料通过微量注射泵注射进石英内衬管5的混合反应区52，控制微量注射泵的注射速度10mL/min，在混合反应区52连续反应生成寡壁碳纳米管纤维束，最后通过收料装置6将寡壁碳纳米管纤维束产物进行收料。
本实施例制得的寡壁碳纳米管纤维束呈筒状，产量5g/h，产物标记为CNT1。
实施例4在实施例3的基础上，区别点在于微波功率或/有机浆料中二茂铁的质量含量，具体如下表1所示：
表1 实施例3-4的制备工艺参数区别
实施例5
制备有机浆料：将二茂铁加入至乙醇中，搅拌均匀，其中二茂铁的质量含量为10%；
制备混合浆料：将二硫化碳作为助催化剂加入至有机浆料中，混合均匀，制得混合浆料。
本实施例采用实施例1的卧式微波等离子云设备，控制设备的微波功率为6KW，通过载气进气装置2通入Ar/H2混合载气至混合进料构件3，再通过混合进料构件3流通至石英内衬管5内，控制混合载气中Ar的流量为50L/min，H2的流量为20L/min，Ar/H2混合载气在石英内衬管5内受微波激发产生高温离子云火焰，把石英内衬管5内的反应区迅速升温至1300℃；然后将上述制得的混合浆料通过微量注射泵注射进混合进料构件3，控制微量注射泵的注射速度10mL/min，随着混合载气的流通方向，混合浆料中的有机浆料成分在石英内衬管5前端的高温条件下充分气化，气化后与载气混合后送入石英内衬管5的中部反应区，原位反应连续生成寡壁碳纳米管纤维束，然后再沿着载气的流通方向流通至收料装置6进行收料。
本实施例制得的寡壁碳纳米管纤维束呈筒状，产量8g/h，产物标记为CNT3。
实施例6-8在实施例5的基础上，区别点在于微波功率或/和有机浆料中二茂铁的质量含量，具体如下表2所示：
表2 实施例5-8的制备工艺参数区别
对比例
对比例1
制备有机浆料：将二茂铁加入至乙醇中，搅拌均匀，其中二茂铁的质量含量为20%；
制备混合浆料：将二硫化碳作为助催化剂加入至有机浆料中，混合均匀，制得混合浆料。
本对比例采用直径为50mm的卧式管式炉，反应区长度为1m，控制反应区的温度为1100℃，微量注射泵注射混合浆料至卧式管式炉，控制微量注射泵的注射速度为1mL/min，并通入Ar/H2混合载气，其中Ar的流量为5L/min，H2的流量为2L/min，并控制卧式管式炉的前端温度为100℃，使得混合浆料中的有机浆料成分充分气化，与混合载气混合后进入反应区，在卧式管式炉的尾端设置收料装置6收集不连续的丝状碳纳米管纤维束。
本对比例的丝状碳纳米管纤维束产量为0.30g/h，产标记为CNT7。
对比例2
对比例2在对比例1的基础上，区别点在于助催化剂的种类以及管式管式炉的温度设置，具体如下表3所示：
表3 对比例1-2的制备工艺参数区别
性能检测试验
将上述实施例3-8和对比例1-2制得的碳纳米管纤维进行产量测试、纯度测试和拉曼Ig/Id值，测试结果如下表4所示：
表4 实施例3-8及对比例1-2的碳纳米管纤维数据测试表
结合上表1、表4和实施例3-4可知，对于采用立式微波等离子云设备制备碳纳米管纤维束，提高设备的微波功率，碳纳米管纤维束的产率和纯度均提高；而结合上表2、表4和实施例5-6，对于采用卧式微波等离子云设备，提高设备的微波功率，碳纳米管纤维束的产率和纯度均提高。由此可知，碳纳米管纤维束的产率和纯度可能与微波等离子云设备的微波功率有关，微波功率的提高，可能会一定程度地提高产物的产率和纯度。且由附图3可看出通过微波等离子云方式可生成由若干碳纳米管纤维组成的碳纳米管纤维束。
而结合上表2、表4和实施例6-7可知，在维持微波功率及其他反应条件不变的前提下，有机浆料中二茂铁的质量含量的增加，碳纳米管纤维束的产率、纯度和拉曼Ig/Id值均提高，但实施例8中铁源的质量含量提升至25%,碳纳米管纤维束产物的产率、纯度和拉曼Ig/Id值反而降低，由此表明，有机浆料中铁源的质量含量提升并非一定会提升碳纳米管纤维束产物的性能数据，而在特定含量范围（优选10-20%）内，能提高碳纳米管纤维束产物的产率、纯度和拉曼Ig/Id值。
而结合上表3、表4、实施例7和对比例1-2可知，采用常规的卧式管式炉，设备所需控制的反应温度较高，高达1100℃和1120℃，设备要求较高，且能耗较大，同时设备所能控制载气的流速和混合浆料的注射速率均在较低范围内，制得的碳纳米管纤维束产量大大降低，纯度和拉曼Ig/Id值也显著降低，表明可能采用本申请的微波等离子云设备能提高碳纳米管纤维束的产率、纯度和拉曼Ig/Id值，且制备过程操作简单，设备要求及能耗低，反应温度均匀，重复性好，稳定性高，其中，拉曼Ig/Id值越高，碳纳米管纤维束的结晶度越好，非晶碳杂质越少，可见实施例7的结晶度比对比例1-2要高。其中结合实施例7、对比例1、附图4和附图5，附图4中TGA曲线的下降速率比附图5中TGA曲线的下降速率要快，即附图4的TGA比附图5的TGA要高，而TGA越高、产物纯度越高，表明实施例7制得的寡壁碳纳米管纤维束纯度比对比例1要高；且附图4曲线中仅有一个下降的过程，即仅有一个失重的过程，而附图5中的曲线随着温度的升高，先出现了一小段上扬曲线，然后再出现两段下降趋势的过程，表明可能存在的其他杂质的影响，导致出现两段失重过程。
而由附图6和附图8对比可知，附图6的拉曼吸收峰最高值约为4600，而附图8的拉曼吸收峰最高值约为38000，且附图6的拉曼谱图比附图8的拉曼谱图较为平滑，说明实施例7制得的寡壁碳纳米管纤维束产物纯度比对比例1的碳纳米管纤维产物纯度高；而附图7对应附图6中100-300cm-1区域的RBM吸收峰，比附图9的谱图的RBM吸收峰少，也进一步说明实施例7的产物纯度比对比例1的高，且单壁碳纳米管管径分布小。
且通过附图10的TEM 图，反映了实施例7的寡壁碳纳米管纤维束产物由多根碳管呈直线排列纤维束组成，且均匀无杂质；而附图11亦反映了实施例7的复合寡壁管比表面积的理论值，且寡壁碳纳米管纤维束产物的比表面积较大。
而对比例1与对比例2相比，卧式管式炉的前端温度及反应温度均提高，并采用了噻吩作为助催化剂，制得的碳纳米管纤维束产率、纯度和拉曼Ig/Id值均比对比例1低，表明卧式管式炉的温度提升可能反向地降低了产物的性能，又或者是采用噻吩作为助催化剂亦可能会降低产物性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将有机铁催化剂加入至碳源溶剂中，制得有机浆料；所述有机铁催化剂的质量含量为5-25%；
S2：往步骤S1制得的有机浆料中加入助催化剂，制得混合浆料；
S3：往微波等离子云设备通入载气，然后将步骤S2制得的混合浆料注射至微波等离子云设备中，等离子云设备中制得寡壁碳纳米管纤维束，收料；
所述步骤S2中，所述助催化剂为二硫化碳、甲硫醇、苯硫酚、二苯基二硫化物中的一种或多种的组合；
所述步骤S3中，混合浆料的注射速度为5-15mL/min；所述载气为H2或Ar/H2混合载气，Ar载气的流量为5-60L/min，H2载气的流量为1-25L/min；
该寡壁碳纳米管纤维束包括单壁碳纳米管纤维、双壁碳纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维，双壁碳纳米管纤维和三层壁碳纳米管纤维的占比总和小于65%，余量为单壁碳纳米管纤维；该寡壁碳纳米管纤维束的TGA纯度≥85%，无定形碳含量≤5%。
2.根据权利要求1所述的一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，有机铁催化剂为正辛基二茂铁、二茂铁、羰基铁、草酸铁、乳酸亚铁中的一种或多种的组合；碳源溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、四氢呋喃、二甲苯、乙酸乙酯中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述有机铁催化剂与助催化剂的质量比为100-200:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，其特征在于：该寡壁碳纳米管纤维束的拉曼分布测试，在100-300cm-1区域存在三组明显的RBM吸收峰，其中RBM吸收峰在100-200cm-1区域存在两组特征峰，RBM吸收峰在200-300cm-1区域存在一组特征峰，拉曼强度IG/ID≥20。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，其特征在于：单根所述单壁碳纳米管纤维、双壁碳纳米管纤维或三层壁碳纳米管纤维的管径为1-5nm，长度为500-1000μm；所述寡壁碳纳米管纤维束的比表面积为500-1000 m2 g-1。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，其特征在于：所述微波等离子云设备包括一种卧式微波等离子云设备，按照制备过程包括依次设置的混合进料构件(3)、点火装置(4)、石英内衬管(5)和收料装置(6)，所述混合进料构件(3)连接有注射装置(1)和载气进气装置(2)，所述石英内衬管(5)连接有微波电源(8)和磁控管(9)。
7.根据权利要求6所述的一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，其特征在于：所述石英内衬管(5)的外壁套设有水冷夹套(10)；该卧式微波等离子云设备还包括尾气排放装置(7)，所述尾气排放装置(7)的输入端与石英内衬管(5)的输出端连接。
8.根据权利要求1-3任一项所述的一种寡壁碳纳米管纤维束的制备方法，其特征在于：所述微波等离子云设备包括一种立式微波等离子云设备，按照制备过程包括依次设置的载气进气装置(2)、石英内衬管(5)、收料装置(6)和尾气排放装置(7)，所述石英内衬管(5)包括等离子云反应区(51)和混合反应区(52)，所述等离子云反应区(51)的输出端与混合反应区(52)的输入端连接，所述等离子云反应区(51)连接有微波电源(8)，所述混合反应区(52)连接有注射装置(1)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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