[发明专利]一种碳纳米洋葱的制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种碳纳米洋葱的制备方法，包括：获得反应物水溶液，所述反应物水溶液中含有柠檬酸根；将所述反应物水溶液进行水热反应，所述水热反应的温度大于等于140℃。本发明提供的碳纳米洋葱的制备方法，在大于等于140℃的温度下即可实现碳纳米洋葱的制备，反应条件更加温和；进一步地，本发明通过水热反应制备碳纳米洋葱，工艺流程简单、易于操作和调控。另外，本发明的碳纳米洋葱的制备方法以水作为反应介质，对环境绿色友好。

技术领域

本发明涉及碳纳米材料技术领域，特别是涉及一种碳纳米洋葱的制备方法。

背景技术

碳纳米洋葱(CNOs)，是继富勒烯和碳纳米管之后的又一新型碳纳米材料，是一种洋葱状球形碳单质结构，故又称洋葱状富勒烯，其形态为若干层同心球状的石墨壳层构成的洋葱状或者多面体颗粒的碳原子团簇，尺寸在纳米数量级。结构可以分为只有石墨碳层、中空的CNOs和非中空的CNOs。

自1992年CNOs被Ugarte首次发现以来，已有各种合成方法相继报道。其制法主要有电弧放电法、等离子体法、电子束照射法、热处理法(指碳的同素异形体进行高温处理得到，例如金刚石退火法制备)、热解法(有机金属化合物、有机金属聚合物等作为金属源，与合适的碳源在惰性气体中热解，获得纳米金属均匀分散于碳集体的复合材料)、CVD法、激光照射法、碳离子注入法、液相浸渍碳化法、含金属的碳基干凝胶爆炸法等等，但上述方法大多需要较高的能量，例如，采用高温煅烧纳米金刚石粉末制备CNOs时，往往需要超过1700℃的高温条件以及一定的气体氛围保护。而通过Ni/Al的催化作用，在600℃下，氢气气氛中才可实现CH₄气体向CNOs的转化。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种碳纳米洋葱的制备方法，以实现采用更加温和的反应条件来制备碳纳米洋葱。具体技术方案如下：

一种碳纳米洋葱的制备方法，包括：

获得反应物水溶液，所述反应物水溶液中含有柠檬酸根；

将所述反应物水溶液进行水热反应，所述水热反应的温度大于等于140℃。

在本发明的一些实施方式中，所述反应物水溶液中还含有金属离子，所述金属离子为一价、二价和/或三价的金属离子；优选地，所述金属离子选自Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Al³⁺中的一种或其任意组合。

在本发明的一些实施方式中，所述反应物水溶液通过以下方法获得：

将柠檬酸及含有所述金属离子的金属离子源溶解于水中。

在本发明的一些实施方式中，所述金属离子源选自水溶性碱和/或水溶性盐。

在本发明的一些实施方式中，所述金属离子源选自氢氧化钠、氯化钠、硝酸钠、氢氧化钾、硝酸钾、硝酸锂、硝酸钙、硝酸镁、硝酸铝中的一种或其任意组合。

在本发明的一些实施方式中，所述反应物水溶液通过以下方法获得：

将柠檬酸盐溶解于水中；所述柠檬酸盐含有所述金属离子。

在本发明的一些实施方式中，所述柠檬酸根与所述金属离子的摩尔比为1：(0.1-10)；优选为1：(1-8)。

在本发明的一些实施方式中，所述水热反应的温度为140-220℃；优选为160-200℃；更优选为170-190℃，最优选为180℃。

在本发明的一些实施方式中，所述水热反应的时间为2-48小时，优选为4-24小时，更优选为4-12小时。