[发明专利]一种石墨化程度高的碳纤维制备方法

说明书

本发明涉及碳材料技术领域，具体涉及一种石墨化程度高的碳纤维制备方法，旨在解决现有技术成本高、生产率低，不利于大规模工业化生产使用的问题，包括以下步骤：将含有碳氢化合物的原料气体进行催化裂解反应，制得碳纤维原料；将碳纤维原料装入石墨化炉，进行抽真空封装；通过激光照射碳纤维原料进行辐射加热，加热温度在3000℃以上，辐射时间在30‑55s；静置，待碳纤维原料降温至1000℃取出，放入石墨罐中进行抽真空封装，石墨罐周围填满焦炭，在焦炭外围用焦粉、炭黑及硅砂/焦炭/碳化硅混合物进行热屏蔽；S5、通过一对通电辊对碳纤维原料施加电流使其自身发热。本方案使碳纤维能够在合适的温度场下高效地完成石墨化过程，实现高温石墨化的可控性制备。

技术领域

本发明涉及碳材料技术领域，具体涉及一种石墨化程度高的碳纤维制备方法。

背景技术

高度石墨化的碳材料，如碳球、纳米碳管、碳纤维、洋葱碳等，由于其良好的电子、机械性能，化学惰性，生物相容性，正在被广泛地应用于工程、电子、化工、生物等领域。其中，石墨化的洋葱碳，在超电容、催化剂负载、药物缓释等方面有广阔的应用前景。而碳包裹的磁性金属离子(催化剂)由于石墨化外壳优异的物理化学性质，保护了其中活泼的磁性金属，在电磁、光学性质的研究以及核磁共振成像、磁性悬浮密封液等领域有着重要的应用。

迄今为止，科学家们探索了多种制备石墨化碳材料的方法，如化学气相沉积(CVD)、电弧放电、激光蒸发、溶剂热解等方法。但是在实际的应用中，普遍存在成本高、生产率低，不利于大规模工业化生产使用的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种石墨化程度高的碳纤维制备方法，解决不能对空气中细菌或病毒进行预警或监测的问题，以实现对空气中的细菌或病毒进行迅速准确的现场检测。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种石墨化程度高的碳纤维制备方法，包括以下步骤：

S1、将含有碳氢化合物的原料气体进行催化裂解反应，制得碳纤维原料；

S2、将碳纤维原料装入石墨化炉，通过真空泵抽真空，并将减压到0.2-0.4Mpa的氩气注入到石墨化炉中，当氩气填满空气抽出后留下的空间后，将氩气的压力提高到1-2Mpa，保持30-60min，再拔掉氩气接管；

S3、通过激光照射碳纤维原料进行辐射加热，加热温度在3000℃以上，辐射时间在30-55s；

S4、静置，待碳纤维原料降温至1000℃取出，放入石墨罐中进行抽真空封装，石墨罐周围填满焦炭，在焦炭外围用焦粉、炭黑及硅砂/焦炭/碳化硅混合物进行热屏蔽；

S5、通过一对通电辊对碳纤维原料施加电流使其自身发热。

可选地，所述步骤S1中，通入体积分数为100ppm的苯，且催化裂解反应的条件为600-800℃的温度、1-8bar的压力。

可选地，所述步骤S1中，催化裂解反应的催化剂为为不同Mo、Ni(Fe，Co)和Mg含量的Mo_x-Ni(Fe，Co)y-MgOz固溶体催化剂、Ni/Y-型沸石结构催化剂、La₂NiO₄催化剂、Ni/MCM-41催化剂、Fe-Cr合金催化剂和LaNi_0.9Co_0.1O₃催化剂。

可选地，所述步骤S3中，通过CO₂激光器进行辐射加热，功率为63W。

本发明的有益效果：

1、通过改变反应条件，假如苯，尤其是催化剂的结构和种类，这一反应可生产具有优良结构的纳米碳纤维原料，可以广泛应用于催化剂载体、储氢材料和增强材料，同时可以零排放制氢气；