[发明专利]一种具有小管束尺寸的单／双壁碳纳米管结构的制备方法

权利要求书

1.一种具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用原位施加电场-直流电弧放电的方式：阴极采用直径为石墨棒或其它导电性碳质材料，阳极为由石墨、催化剂、生长促进剂压制而成的消耗性阳极；阳极原料中，催化剂选自铁、钴、镍过渡族元素之一种或两种以上混合，加入量为1.0～10.0atm.％，生长促进剂为硫化亚铁，加入量为0.1～4.0atm.％，余量为石墨；

(2)一对平行不锈钢板对称放置于阳极料片的两侧，通过一对平行不锈钢板对电弧区施加电场，原位施加电场的电场强度为50～300V/cm；首先施加电场，而后起弧放电；阳极的石墨、催化剂、生长促进剂共蒸发，生成单壁碳纳米管或双壁碳纳米管；电场作用下，每根单壁碳纳米管或双壁碳纳米管表面均带有电荷，管与管之间的静电排斥力大大增加，阻止了碳纳米管通过范德瓦尔兹力聚集成大管束，从而得到多以单根或小管束形式存在的单壁碳纳米管或双壁碳纳米管。

2.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：单/双壁碳纳米管管束的尺寸至少75％以上在10nm以内。

3.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：单壁碳纳米管的抗氧化温度为720℃，双壁碳纳米管的抗氧化温度为750℃；其中，碳纳米管的抗氧化温度定义为在空气气氛下的最快氧化温度。

4.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：制备单/双壁碳纳米管结构的缓冲气体为氢气或氦气，缓冲气体压力为20～100KPa。

5.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：电弧为直流放电，直流电流为10～300A。

6.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：阴极与阳极间成20～90°的角度，阴极与阳极间的最短距离为0.5～2mm。

7.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：生长小管束尺寸单壁碳纳米管的条件是：需要使用过渡金属元素镍占主要成分的复合催化剂，催化剂摩尔比为Fe∶Co∶Ni＝1∶1∶5。

8.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：生长小管束尺寸双壁碳纳米管的条件是：需要使用过渡金属元素钴占主要成分的复合催化剂，催化剂摩尔比为Fe∶Co∶Ni＝1∶2∶0.4。

9.按照权利要求1所述的具有小管束尺寸的单/双壁碳纳米管结构的制备方法，其特征在于：电弧法的高温条件为3000～4000K。