[发明专利]石墨烯基复合管及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明描述了一种制备石墨烯基复合管及其工艺的方法。 

背景技术

碳基材料在人类历史上一直扮演着重要的角色。从零维的碳基材料富勒烯到一维的碳纳米管再到二维的石墨烯，从二维的石墨烯再到三维的金刚石结构。这些碳基材料在人类文明发展中扮演了重要的角色。碳元素更是生命物质的最基本的组成元素。1996罗伯特·苛尔（美）哈罗德·沃特尔·克罗托（英）理查德·斯莫利（美）因富勒烯的发现获诺贝尔奖。2004年英国英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)等制备出了石墨烯，并且因此而获得了2010年的诺贝尔物理学奖。石墨烯问世以来就引起了全世界的研究热潮。它拥有着卓越的力学性能，是已知材料中最薄的一种，而且是最牢固坚硬的；有着良好的电学性能，在室温下传递电子的速度是已知的导体种最快的；还有很多奇异的光电子性能及宏观量子效应。 除了以上几种碳结构，发明人首次制备出了具有由石墨烯单晶组成的具有规则几何结构的新型碳基结构。 

发明内容

公开了一种具有规则的几何结构的石墨烯基复合管。 

还公开了制备具有规则几何结构的石墨烯基复合管的工艺技术。 

在实施案例中，提供了一种具有规则几何形状的石墨烯基复合管。石墨烯基复合管是指由多层石墨烯单晶组成的具有规则几何形状的新型碳基管状结构。石墨烯基复合管的管径尺寸在2nm-2000μm之间，管长在5nm-1000mm之间。规则几何形状是指碳基管状物的口径是规则的几何形状（圆形，三角形，矩形，五边形，六边形等其他多边形）。 

根据实施例，提供了一种制备具有规则几何形状的石墨烯基复合管的方法，所述方法包括：形成金属催化剂颗粒催化剂颗粒与固体碳源的均匀混合物。金属催化剂颗粒包括从由Ni. Co. Fe. Pt. Au. Al. Cr. Cu .Mg. Mn. Mo. Rh. Si. Ta. Ti. W. U. V. Zr.TiC.Rc.Hfc.LaB₆ .SiO₂.Al₂O₃.SiC等。包含前述金属或者化合物中的至少一种的组合以及包含前述金属或者化合物中的至少一种的合金组成的纳米颗粒。以及包含有Ni. Co. Fe. Pt. Au. Al. Cr. Cu .Mg. Mn. Mo. Rh. Si. Ta. Ti. W. U. V. Zr.的元素的金属有机配合物中的至少一种的组合。固体碳源包括：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），石墨，煤炭，炭黑，无定型碳，金刚石，富勒烯，聚乙烯，（PVC）,聚苯乙烯（PS）,酚醛（PE）,脲醛（UF），环氧（EP）,聚酯（PR）,聚氨酯（PU）,聚甲基丙烯酸甲酯（PUMA）等含碳有机物中的一种或几种的组合。在惰性气氛和还原气氛中的至少一种中热处理金属催化剂颗粒与固体碳材料的混合物。 

通过热处理、快速降温的方法制备具有规则几何形状的石墨烯基复合管。 

其中热处理反法有：红外线加热、电磁加热、微波加热、电阻炉、感应加热、辐射加热、激光加热、表面等离子体激元加热等。 

其中热处理时的环境气压在10^-10pa-10⁷pa之间 

其中快速降温的方法有：自然冷却降温，除去热源快速降温以及接触式的降温方式等等。

其中降温的速度在0.1℃/min-300℃/min。 

热处理的时间及温度区间：在300°C至2000°C之间的温度执行热处理0.001小时至1000小时之间的时间。 

  

                       附图说明

    通过参考附图进一步详细地描述上面的和其它的方面、特征和优点的示例性实施例，上面的和其它的方面、特征和优点变得更明显，附图中，

图1示意性示出制备石墨烯基复合管的工艺；

图2给出的是三角形的石墨烯基复合管的SEM图；

图3给出的是矩形石墨烯基复合管的SEM图；

图4给出的是五边形石墨烯基复合管的SEM图；

图5给出的是六变形石墨烯基复合管的SEM图；

图6给出的是矩形石墨烯基复合管的TEM图；

图7给出的是矩形石墨烯基复合管的原子排列的TEM图。

             具体实施方案 

下文中，将参考示出了示例实施例的附图来更充分的描述是实施例。