一种纳米洋葱碳多孔块体材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110357074A(43)申请公布日2019.10.22(21)申请号201910598025.9(22)申请日2019.07.04(71)申请人东南大学地址211102江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人张法明范阔威于金(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人郑立发(51)Int.Cl.C01B32/18(2017.01)C01B32/28(2017.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种纳米洋葱碳多孔块体材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种纳米洋葱碳多孔块体材料及其制备方法，该方法包括以纳米金刚石为原料经高温无压条件下原位转变，然后再经过高温低压烧结，即得所述纳米洋葱碳多孔块体材料。相对于现有技术，本发明所得纳米洋葱碳多孔块体材料，完全由规则形态的球状纳米洋葱碳组成。本发明方法制备出的纳米洋葱碳多孔块体材料既保留了纳米洋葱碳规则的球状几何特征又具备优秀的孔隙特征，使其可用于电极材料、储氢材料、催化领域、以及电磁屏蔽材料等，并且制备方法简单，利于在工业化中实现。CN110357074ACN110357074A权利要求书1/1页1.一种纳米洋葱碳多孔块体材料的制备方法，其特征在于，包括以纳米金刚石为原料经高温无压条件下原位转变，然后再经过高温低压烧结，即得所述纳米洋葱碳多孔块体材料。2.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳多孔块体材料的制备方法，其特征在于，所述纳米金刚石是以爆炸法、高温高压法、化学气相沉积法(CVD)或研磨法合成，其颗粒平均尺寸为2～100nm。3.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳多孔块体材料的制备方法，其特征在于，所述高温无压条件下原位转变，是通过放电等离子体烧结法进行原位转变。4.根据权利要求3所述的纳米洋葱碳多孔块体材料的制备方法，其特征在于，所述放电等离子体烧结法所用的升温速度为10～200℃/min，温度为1300～1500℃，保温时间为10～30min，压力为无压，烧结气氛为真空，冷却时间为10～30min。5.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳多孔块体材料的制备方法，其特征在于，所述高温低压烧结，是采用放电等离子体烧结法或者热压烧结法。6.根据权利要求5所述的纳米洋葱碳多孔块体材料的制备方法，其特征在于，所述放电等离子体烧结所用的压力为10～80MPa，温度为1200～1500℃，升温速度为50～150℃/min，在最高烧结温度时保温时间为1～30min，烧结气氛为真空；所述热压烧结是在真空条件下，所用的压力为5～50MPa，温度为1200～1500℃，升温速度为5～50℃/min，最高烧结温度时保温时间为10～120min。7.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳多孔块体材料的制备方法，其特征在于，所述以纳米金刚石为原料经高温无压条件下原位转变，所得粉末的颗粒尺寸为2～100nm，其层数为5～20层。8.根据权利要求1所述的纳米洋葱碳多孔块体材料的制备方法，其特征在于，所述纳米洋葱碳多孔块体材料的孔隙率为30～60％。9.权利要求1-8任一项所述制备方法所制得的纳米洋葱碳多孔块体材料。2CN110357074A说明书1/5页一种纳米洋葱碳多孔块体材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种纳米洋葱碳多孔块体材料及其制备方法，属于纳米碳新材料技术领域。背景技术[0002]现代碳化学的一个有趣的方面涉及到非平面碳化学，而碳纳米管和富勒烯的发现刺激了对这一主题的兴趣。正如洋葱碳在1980年第一次被Iijima发现后，并没有像碳纳米管的发现那样引起足够大的兴趣，一直到1992年被Ugarte描述后，才逐渐引起人们的研究兴趣。洋葱碳是富勒烯家族相对年轻的新成员，由准球形和多面体形的紧闭的同心石墨层组成，相邻石墨层之间的层间距大约为0.335nm，类似于两个石墨片之间的距离(0.334nm)。从内部中心层开始，每层碳原子的数量可以根据公式Cn＝60·n2来计算(n是对应的层数，Cn是本层所包含的碳原子个数)，基于这些不同于碳的其他同素异性体(金刚石、碳纳米管、石墨)的独特结构特征，使得纳米洋葱碳具有许多优异的性能。例如，大比表面积、纳米尺寸效应、高的电导率和热稳定性，以及封闭稳定的结构。这些都使得纳米洋葱碳在催化、储氢、超级电容器、以及电磁屏蔽等方面有了良好的应用前景。[0003]然而，洋葱碳在上述领域中的应用往往局限于使用洋葱碳粉末，并未对洋葱碳块体材料做过多探索。目前关于洋葱碳块体材料制备的专利已有报道，如：专利“一种块体碳增强体/碳复合材料及其制备方法”(CN108530098A)，专利“纳米洋葱碳高温高压制备方法(CN105833797A)”。值得注意的是，上述专