[发明专利]富勒烯型多层碳纳米颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及碳的化学，特别是，涉及富勒烯型(fulleroid type)多层碳纳米颗粒的获得。

富勒烯型颗粒具有呈现由σ和π键交互的5元环，6元环组成的连续网状的典型结构。

多层颗粒具有等于0.34-0.36nm的层间距。富勒烯型纳米颗粒的结构决定了它们具有低强度的、强的或异常高的弥散相互作用(dispersion interaction)的性能，该性能通过进入所述颗粒的电磁波的电场强度的可行性增长得到证实。

背景技术

富勒烯型多层碳纳米颗粒—多层碳纳米管—是管状纳米颗粒，具有相当大范围的尺寸：长度为10-100000nm；外径为1-500nm；壁厚为0.1-200nm。纳米管通过提取由石墨阳极的电弧蒸发得到的阴极沉积物而获得(申请JP 07-165406，M.cl.C01B，31/00,1995)。

所述的多层纳米管在包含这些纳米颗粒的阴极的自发射中在电极间隙中对相互作用力几乎没有影响。此外，在包含纳米管的阴极表面上实现的电场增益系数值很小，不允许在各种介质的边界上获得高水平的弥散相互作用。

具有0.34-0.36nm的层间距以及60-200nm的平均颗粒尺寸的富勒烯型多面体多层碳纳米颗粒是已知的(RU专利号2196731，M.cl.C01B，31/02，2003)。

所述多面体多层碳纳米颗粒是具有内部裂缝状毛细管的4-7面多面体。它们也可以具有分枝形式并可不包含所述的内部毛细管，或者它们可具有拉平的多面体的形式，其外径超出纳米颗粒的长度。

所述富勒烯型多面体多层纳米颗粒从电弧过程中石墨阳极的蒸发得到的阴极沉积物的外壳中提取获得。制备方法包括研磨过的阴极沉淀物外壳的气相氧化以及随后的碳粉在氢氧化物和硝酸钾的混合物熔体中的液相氧化，如在RU2196731中所示的。

所述多面体多层碳纳米颗粒具有很多有价值的特性：它们有助于构造混凝土(RU专利号2233254，2004)，增强合金的耐磨性(RU专利号2281341，2003)，高抗热降解性(RU专利号2196731，2003)等等。然而，它们在尺寸和形状分布的随机性不允许在从由这些纳米颗粒制成的阴极自电子发射的过程中实现在电极间隙间相互作用力的效果，也不允许在它们表面上获得高的电场增益系数，高的电场增益系数在各种介质的相界面上提供最高水平的弥散相互作用。

发明内容

本发明的目的是获得富勒烯型多层碳纳米颗粒，在由所述颗粒制成的阴极自电子发射过程中所述颗粒在电极间隙间提供高值的相互作用力。

根据本发明，层间距为0.34-0.36nm的富勒烯型多层碳纳米颗粒具有环形形状，环状多层体的外径与厚度的比为(10-3)∶1且纳米颗粒的平均尺寸为15-100nm。

所述富勒烯型环形多层碳纳米颗粒通过它们在电场中的分离来选择多层碳纳米颗粒的尺寸和形状而获得，如Brozdnichenko A.N.&all.的论文中所述(Journal of Surface Investigation.X-ray，Synchrotron and Neutron Techniques，2007，No2，p.69-73)。为了获得所述形状的纳米颗粒，阴极板被放置在真空体中；由先前的操作通过氧化得到的多层碳纳米颗粒置于阴极板上，并且与之平行放置由非磁性材料例如钽制成的阳极板。将阳极和阴极连接到高压电源后，提供电压并且逐渐提高在电极间隙间的电位差。当场强度达到800-1000V/mm时，开始产生自发射电流。如果自发射电流增大，通过一个在其上固定所述阳极板的真空功率计记录阳极/阴极吸引力的出现。以某个自发射电流值开始，一部分多层碳纳米颗粒从阴极迁移到阳极，同时，在电极间隙中作用的力停止增加。随后，移除施加在阴极和阳极上的电压，用惰性气体填充所述真空体，收集积聚在阳极板上的多层碳纳米颗粒。

用这种方式分离的多层碳纳米颗粒具有环形形状，所述环状多层体的外径与厚度的比等于(10-3)∶1，正如在透射电子显微镜，例如JEM-100C的帮助下的研究所示。

附图说明

所得纳米颗粒的微观照片如图1-2所示。

图1显示了聚集成一束的圆环形状的富勒烯型多层碳纳米颗粒的照片。

图2显示了富勒烯型环状多层碳纳米颗粒在可确定环状外径与其主体厚度的比的高放大倍率下的照片。

具体实施方式

本发明通过实施例进一步说明但不限于这些实施例。

实施例1