[发明专利]一种新型sp3碳材料及其高压制备方法

权利要求书

1.一种新型sp³碳材料的高压制备方法，以C₆₀@SWNTs或C₇₀@SWNTs为原料，以金刚石对顶砧为加压装置，将样品装入样品腔，采取无传压介质的硬压方式，加压至大于或等于60GPa后卸压至常压，得到具有超硬特性的新型sp³碳材料；具体的步骤是:利用金刚石对顶砧压机预压金属铼片，厚度达到40‐60μm，并在压痕中心钻取直径为60‐100μm的小孔作为样品腔，然后将C₆₀@SWNTs或C₇₀@SWNTs样品填满样品腔，利用金刚石为压标物质，采取不添加任何传压介质的硬压方式进行加压，当压力达到60GPa‐70GPa时，然后卸压至常压，得到具有超硬特性的新型sp³碳材料。

2.根据权利要求1所述的一种新型sp³碳材料的高压制备方法，其特征在于，所述的C₆₀@SWNTs或C₇₀@SWNTs是通过以下方法制备的：选用纯化后的、直径分布为1.3‐1.5nm的单壁碳纳米管样品放于两端开口的石英管中，然后置于管式炉中升温至450℃后保持30分钟使碳纳米管开口；将开口后的碳纳米管与C₆₀富勒烯或C₇₀富勒烯样品按质量比1：2分别装入U型管两侧的管内，利用分子泵将U型管抽真空，同时对U型管的装有碳纳米管样品的一侧进行加热，当抽真空至U型管内压强小于1×10^‐6Pa后将U型管密封，并放置于管式炉中，650℃下加热2小时，使C₆₀富勒烯或C₇₀富勒烯变成气态并进入碳纳米管中；将制得的样品置于甲苯溶液中超声小时除去吸附在碳纳米管表面的C₆₀富勒烯或C₇₀富勒烯，将过滤后的样品在马弗炉中真空环境下保持650℃煅烧30分钟得到C₆₀@SWNTs或C₇₀@SWNTs样品。

3.一种由权利要求1的方法制备的新型sp³碳材料，其特征在于具有如下的结构式：

该结构具有单斜结构，C2/m对称性，每个原胞种包含18个原子，所有碳原子完全以sp³杂化方式成键，构成5+6+7碳单元的拓扑结构模式，结构中一对相邻的碳5环和碳7环被碳6元环所包围并沿着b轴方向。