煤/电弧等离子体射流技术制备碳富勒烯类材料及其过程中的若干科学问题的研究

广义地讲，煤是一种富含大量稠环结构的超大分子固体，这些芳香结构的C-C键和富勒烯的非常相似，在这点上，煤可认为是制备碳富勒烯的理想原材料之一。在已建立的方法中，煤需经成型和煅烧制成电极，然后通过直流电弧蒸发来合成富勒烯产物。其缺点除电极制备过程烦琐、合成过程无法连续外，关键问题在于电极制备过程破坏了煤的原本结构、电弧蒸发破坏了原本的C-C结构，煤富含芳香结构的特点实际没有合理地利用起来。本研究项目拟采用一种连续的"煤/电弧等离子体射流技术"，其特征是连续将煤喷入电弧等离子体射流中，而不是蒸发煤基电极，其本质是利用电弧等离子体射流将煤中的芳香结构直接转化为富勒烯。本研究拟通过煤种、催化剂、射流温度、反应气氛以及模型化合物对产物的影响等试验，来探索高温超快速加热条件下富勒烯结构的形成机理，煤大分子结构的衍变等科学问题。这对拓宽煤的高附加值转化和认识高温超快速加热条件下煤结构的变迁有积极的意义。