[发明专利]以焦炭为原料制备碳纳米管的方法及其制得的碳纳米管

权利要求书

1.一种以焦炭为原料制备碳纳米管的方法，其包括以下步骤：

制备空心焦炭棒；

炭化所述空心焦炭棒，得到炭化后的空心焦炭棒；

将一部分所述炭化后的空心焦炭棒进行粉碎，得到炭化后的焦炭粉末；

以2:1-1:1的质量比，将催化剂和所述炭化后的焦炭粉末混合均匀，得到催化剂混合物，其中，所述催化剂包括铁、钴和镍中的一种或几种的组合；

以所述催化剂混合物填充满另一部分所述炭化后的空心焦炭棒，然后以石墨棒封住充满催化剂混合物的炭化后空心焦炭棒的端部，得到具有催化剂的炭化后焦炭棒；

在反应气体的环境中，使所述具有催化剂的炭化后焦炭棒作为阳极，石墨棒作为阴极，在电弧反应装置内进行电弧放电气化反应，得到所述碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法，其中，所述空心焦炭棒的外径为11-13mm，内径为7-9mm。

3.根据权利要求1或2所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法，其中，炭化所述空心焦炭棒的步骤包括：

在0.15-0.25m³/h流量的氮气保护下，将所述空心焦炭棒以15℃/min的升温速率从20℃升温至120℃，然后以5℃/min的升温速率从120℃升温至500℃，之后在500℃恒温1h，然后以5℃/min的升温速率从500℃升温至900℃，再在900℃恒温3h，之后自然冷却至室温，得到所述炭化后的空心焦炭棒。

4.根据权利要求1-3任一项所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法，其中，所述电弧放电气化反应的步骤包括：

在反应气体的压力为0.04-0.05MPa的环境中，放电电压为40-50V，放电电流为50-70A，电极间距为2-3mm的条件下，使所述具有催化剂的炭化后焦炭棒作为阳极，石墨棒作为阴极，在电弧反应装置内进行电弧放电气化反应，放电时间达15-35min时，得到所述碳纳米管。

5.根据权利要求1-4任一项所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法，其中，所述反应气体为氮气或氦气，收集所述碳纳米管的位置为电弧反应装置的器壁表面。

6.根据权利要求1-4任一项所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法，其中，所述反应气体为氮气，收集所述碳纳米管的位置为电弧反应装置的阳极表面。

7.根据权利要求1-4任一项所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法，其中，所述反应气体为氩气，收集所述碳纳米管的位置为电弧反应装置的器壁表面。

8.一种单壁碳纳米管，其是由权利要求5所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法所制备得到的。

9.一种双壁碳纳米管，其是由权利要求6所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法所制备得到的。

10.一种三壁碳纳米管，其是由权利要求7所述的以焦炭为原料制备碳纳米管的方法所制备得到的。