一种制备纳米碳材料的方法技术

本发明专利技术属于制备纳米碳材料技术领域，尤其为一种制备纳米碳材料的方法，包括以选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯的一种或多种聚合物为原料，加入有机过渡金属化合物或过渡金属负载氧化物和介质，使其在350

【技术实现步骤摘要】
一种制备纳米碳材料的方法


[0001]本专利技术属于制备纳米碳材料
，具体涉及一种制备纳米碳材料的方法。

技术介绍

[0002]从石油资源中合成的塑料，由于廉价轻的优点，在很多生活中被使用，但是作为工业废弃物排出的量也很多，污染环境，已经延伸到深海，甚至作为微塑料进入动物的身体内部。因此，作为产业废弃物的塑料（废塑料）的再利用是必须的，变得越来越重要。但是，虽然正在努力将废塑料再生，作为塑料原料部分使用，但是再生成本很高，还远没有达到完全的再利用。大部分是不再生，将废塑料作为发电用燃料燃烧的热再循环，在二氧化碳排放导致全球变暖的情况下，这是不受欢迎的。废塑料的材料再利用需要混合塑料的分类、复合材料的材料分离等高度的处理技术，材料的价格并不便宜。今后希望开发出进一步推进再利用的技术；而碳纳米管作为纳米碳的代表例子，由于其电场发射的性能优异、电化学反应储存释放锂、补充机械强度优异、储氢能优异，研究应用于FED（Field Emission Display）等发光器件的电极材料、锂二次电池的电极材料、树脂的增强材料、储氢系统的储氢材料等；作为碳纳米管的制造方法，已知有在含有烃等碳原料的气体环境下通过电弧放电的方法，以石墨为目标照射激光使其蒸发形成的激光蒸发法的方法，在配有钴金属或镍金属催化剂的基板上通过热解乙炔等碳原料气体的方法等。专利文献1（特开2000
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95509号公报）提出了碳蒸气与钌、铑、钯和铂的非磁性过渡金属接触，通过电弧放电气相生长碳纳米管的制备方法。在专利文献2（特开平9
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188509号公报）中，提出了一种制造碳单层纳米管的方法，这种方法与原料供给无关，通过向高频等离子体的边缘部分供给蚀刻碳的氢气和氩气，从而获得更高的产率。专利文献3（特开平10
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273308号公报）提出了用激光照射碳棒制备单壁碳纳米管的方法，专利文献4（特开2003
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221217号公报）提出了用含有芳香族化合物的原料在含有过渡金属元素的催化剂存在下、高温高压下与超临界流体或亚临界流体接触制备纳米碳材料的制备方法。在非专利文献1（产综研TODAY Vol.10，No.7，pp.13
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14，2010）中，还开发了一种利用含有催化剂前体和反应促进剂的烃类溶液作为原料，通过喷雾将其打成雾状引入高温加热炉中，从而在流动气相中制备单壁碳纳米管的方法；另外，近几年，塑料类引起的环境污染成为世界性的重大问题，减少塑料的利用以及塑料代替产品的使用以及废塑料的再利用对策成为当务之急。专利文献5中提出了一种可以连续运转的废塑料分解处理方法，即将超临界水或亚临界水与废塑料反应，水解废塑料，回收高纯度单体。专利文献6中提出了将含卤废塑料与碱金属化合物一起与含超临界水的高温热水接触、反应后气化的方法。专利文献7提出了一种装置，利用除水以外的超临界流体作为热媒，在高压加热下对含有树脂的废弃物进行热分解后，对分解产物进行冷却减压，分离挥发的氯并再利用，同时回收提取物和热分解槽中得到的脱盐残留物作为燃料。专利文献8提出，利用低于不饱和聚酯树脂热分解温度的亚临界水分解回收高产的多元醇和有机酸；
然而，在上述现有技术文献的任何提案中，都没有公开以已成为世界性环境问题的废塑料为原料制造高附加值纳米碳材料的方法，期待着开发将废塑料材料转换为高附加值材料的制造方法；为解决上述问题，本申请中提出一种制备纳米碳材料的方法。

技术实现思路

[0003]为解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术提供了一种制备能够使用廉价废塑料的纳米碳材料的方法。本专利技术制造的纳米碳可用作锂离子电池电极的导电助剂、抑制静电产生的添加剂，或用作增加强度的塑料添加材料。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种制备纳米碳材料的方法，包括以选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯的一种或多种聚合物为原料，加入有机过渡金属化合物或过渡金属负载氧化物和介质，使其温度在350
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800℃范围内，压力在2MPa
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50MPa范围内反应。
[0005]作为本专利技术一种制备纳米碳材料的方法，优选的，所述介质是选自二氧化碳、水、烃、醚、酯、酮和醇中的一种或多种物质。
[0006]作为本专利技术一种制备纳米碳材料的方法，优选的，所述烃是选自甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、戊二烯、己烷、环己烷、己烯、庚烷、十六烷、辛烷、辛烷、壬烷、壬烯、癸烷、癸烯、甲苯、二甲苯中的一种或多种化合物。
[0007]作为本专利技术一种制备纳米碳材料的方法优选的，所述醇是选自乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、十二醇中的一种或多种醇。
[0008]作为本专利技术一种制备纳米碳材料的方法，优选的，构成有机过渡金属化合物或过渡金属负载氧化物的过渡金属元素是选自镍、钴、铁的一种或多种元素。
[0009]作为本专利技术一种制备纳米碳材料的方法，优选的，所述有机过渡金属化合物是选自二茂铁、二茂镍、二茂钴、甲酸镍、醋酸铁、醋酸镍、醋酸钴、草酸铁、草酸镍、草酸钴、柠檬酸镍、柠檬酸铁、环烷酸镍、酞菁镍、酞菁钴、乙酰丙酮镍、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮铁、羰基镍、羰基钴、二（三苯基膦）二羰基镍、二溴双（三苯基膦）镍中的一种或多种。
[0010]作为本专利技术一种制备纳米碳材料的方法，优选的，构成所获得的纳米碳材料的单元的直径在2nm至400nm之间。
[0011]作为本专利技术一种制备纳米碳材料的方法，优选的，所获得的纳米碳材料单元的长度在100nm至10000nm之间。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过本专利技术的制造方法，可将作为工业废弃物排放的各种塑料（废塑料）转换为高附加值的纳米碳材料，从而间接减少废塑料向环境的排放，抑制海洋污染等，为保护地球环境做出贡献。
具体实施方式
[0013]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]一种制备纳米碳材料的方法，包括以各种塑料材料为原料，加入有机过渡金属化合物或过渡金属负载氧化物和介质，使其温度在350~800℃范围内，压力在2MPa~50MPa范围内反应。塑料材料包括选自聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯和聚氯乙烯中的一种或多种聚合物，但不限于聚合物。此外，在本专利技术的制备纳米碳的方法中，介质的溶解度参数值优选接近聚合物的溶解度参数值。也就是说，优选地选择介质以符合聚合物的溶解度参数值。聚合物在反应温度为350℃或更高时熔化，通过选择接近聚合物溶解度参数值的介质，介质和聚合物可以均匀混合，以有机过渡金属化合物或过渡金属负载氧化物为催化剂合成纳米碳材料。上述聚合物已经具有较长的碳
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碳键，在惰性气体下高温煅烧会加剧碳化，但同时还有烃、二氧化碳气体和水的生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米碳材料的方法，其特征在于，包括以下工序：以选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯的一种或多种聚合物为原料，加入有机过渡金属化合物或过渡金属负载氧化物和介质，使其温度在350
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800℃范围内，压力在2MPa
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50MPa范围内反应。2.根据权利要求1所述的制备纳米碳材料的方法，其特征在于：所述介质是选自二氧化碳、水、烃、醚、酯、酮和醇中的一种或多种物质。3.根据权利要求2所述的制备纳米碳材料的方法，其特征在于：所述烃烃是选自甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、戊二烯、己烷、环己烷、己烯、庚烷、十六烷、辛烷、辛烷、壬烷、壬烯、癸烷、癸烯、甲苯、二甲苯中的一种或多种化合物。4.根据权利要求2所述的制备纳米碳材料的方法，其特征在于：所述醇是选自乙醇、丙醇、丁醇、...

【专利技术属性】
技术研发人员：董思晓，川上总一郎，
申请(专利权)人：深圳轻碳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：