IN SITU ПРОИЗВОДСТВО И ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ЧЕРЕЗ ГАЗОЖИДКОСТНЫЙ МАССООБМЕН И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

1. Способ получения твердого углеродного материала, включающий:
доставку жидкости, содержащей, по меньшей мере, одно жидкое органическое соединение, в зону реакции реактора;
доставку газа, содержащего, по меньшей мере, одно газообразное органическое соединение, в зону реакции реактора; и
индуцирование химической реакции, включающей газожидкостный массообмен между по меньшей мере одним жидким органическим соединением и по меньшей мере одним газообразным органическим соединением, при этом:
химическая реакция происходит в зоне реакции реактора;
твердый углеродный материал получен реакцией;
твердый углеродный материал получен во время реакции в форме дисперсии, включающей твердый углеродный материал, диспергированный в жидкости; и
химическая реакция является гомогенной реакцией, включающей гомогенную нуклеацию твердого углеродного материала в зоне реакции реактора.
2. Способ по п. 1, в котором композиция газа отличается от композиции жидкости.
3. Способ по п. 1, в котором композиция, по меньшей мере, одного газообразного соединения отличается от композиции, по меньшей мере, одного жидкого органического соединения.
4. Способ по п. 1, в котором химическая реакция не происходит на или в катализаторе.
5. Способ по п. 1, в котором способ не включает гетерогенную нуклеацию твердого углеродного материала на твердой подложке.
6. Способ по п. 1, в котором стадия доставки жидкости выполняется через первый входной поток в зону реакции, и стадия доставки газа выполняется через второй входной поток в зону реакции; при этом пути первого потока и второго входного потока отличаются и являются физически отдельными.
7. Способ по п. 1, в котором стадию доставки жидкости и стадию доставки газа выполняют одновременно, или стадию доставки газа выполняют после доставки жидкости в зону реакции.
8. Способ по п. 1, в котором твердый углеродный материал остается диспергированным в жидкости во время нахождения в зоне реакции.
9. Способ по п. 1, в котором жидкость не содержит твердый углеродный материал во время стадии доставки жидкости и до стадий доставки газа и индуцирования химической реакции.
10. Способ по п. 1, в котором жидкость не содержит твердые частицы и не является коллоидом, суспензией или золем во время стадии доставки жидкости и до стадий доставки газа и индуцирования химической реакции.
11. Способ по п. 1, в котором твердый углеродный материал сформирован только в зоне реакции реактора.
12. Способ по п. 1, в котором твердый углеродный материал не получен, если способ выполняется без стадии доставки газа.
13. Способ по п. 1, в котором доставка газа включает захват газа в жидкости, впрыскивание газа в жидкость, барботирование газа в жидкость или их комбинацию.
14. Способ по п. 1, в котором газ доставляют непосредственно в зону реакции во время стадии доставки газа.
15. Способ по п. 1, в котором стадия индуцирования химической реакции включает индуцирование силы сдвига в жидкости.
16. Способ по п. 1, в котором стадия индуцирования химической реакции включает перемешивание или смешивание жидкости и газа в зоне реакции, необязательно под давлением.
17. Способ по п. 1, в котором:
реактором является кавитационный реактор;
зоной реакции является кавитационная зона кавитационного реактора; и
способ включает формирование кавитационных пузырей в жидкости в зоне кавитации кавитационного реактора.
18. Способ по п. 17, в котором во время стадии доставки газа, газ доставляют непосредственно или в пределах 1 мм от области нуклеации кавитационных пузырей, причем область нуклеации кавитационных пузырей соответствует нуклеации кавитационных пузырей в гидродинамической кавитационной реакции во время стадии формирования.
19. Способ по п. 17, в котором стадия формирования включает формирование кавитационного облака, содержащего кавитационные пузыри в зоне кавитации реактора, причем газ доставляют непосредственно внутрь или в пределах 1 мм от кавитационного облака.
20. Способ по п. 17, в котором стадия формирования включает формирование кавитационного облака, содержащего кавитационные пузыри; при этом углеродный материал сформирован в кавитационном облаке.
21. Способ по п. 17, в котором жидкость не содержит углеродный материал во время стадии доставки жидкости и до формирования кавитационных пузырей.
22. Способ по п. 17, в котором кавитационный реактор включает гидродинамический кавитационный реактор, имеющий зону предкавитации и зону отверстия, при этом зона отверстия находится между зоной предкавитации и зоной кавитации; зона отверстия включает, по меньшей мере, одно отверстие, при этом жидкость течет из зоны предкавитации в зону кавитации, по меньшей мере, через одно отверстие; причем каждое из, по меньшей мере, одного отверстия характеризуется диаметром отверстия, который меньше, чем диаметр зоны предкавитации.
23. Способ по п. 22, в котором газ доставляют непосредственно к кавитационному концу, по меньшей мере, одного отверстия или в пределах 1 мм от конца, по меньшей мере, одного отверстия; причем кавитационный конец, по меньшей мере, одного отверстия является концом, по меньшей мере, одного отверстия, ближайшего к зоне кавитации кавитационного реактора.
24. Способ по п. 1, в котором газообразное органическое соединение выбрано из группы, состоящей из алкана, алкена, алкина, циклоалкана, гетероциклоалкана, арена, гетероарена и их комбинации, причем алкан, алкен, алкин, циклоалкан, гетероциклоалкан, арен или гетероарен может быть необязательно замещен одним или несколькими заместителями.
25. Способ по п. 1, в котором, по меньшей мере, одно газообразное органическое соединение выбрано из группы, состоящей из метана, ацетилена, этилена, пропана, 1,3-бутадиена, бутана и любой их комбинации.
26. Способ по п. 1, в котором, по меньшей мере, одно жидкое органическое соединение выбрано из группы, состоящей из мономера, олигомера, форполимера, полимера, органического растворителя и любой их комбинации.
27. Способ по любому из пп. 1-14, в котором, по меньшей мере, одно жидкое органическое соединение выбрано из группы, состоящей из метанола, этанола, изопропилового спирта, метилпирролидона, д-циклопентадиена, гексана, бензола, толуола, гептана, ксилола, диметилсульфоксида, минерального масла, машинного масла, машинного масла, базового масла, гидрогенизированного касторового масла, трансмиссионного масла, редукторного масла, растительного масла, углеводородной основы бурового раствора, масла с присадками, масла без присадок, керосина, дизельного топлива, этиленгликоля, пропиленгликоля, диэтиленгликоля, триэтиламина, триметиламина, пентана, циклопентана, циклогексана, 1,4-диоксана, хлороформа, диэтилового эфира, дихлорметана, тетрагидрофурана, этилацетата, ацетона, диметилформамида, ацетонитрила, нитрометана, карбоната пропилена, муравьиной кислоты, бутанола, пропанола, уксусной кислоты, октадецена, олеиновой кислоты, олеиламина, октана, диэтиленгликолевого эфира, 1,2-дихлорбензола, метилацетата, тетрахлорэтилена, дифенилтиомочевины, гексафтор-2-пропанола, коричной кислоты, триметиламина, бензолтиола, этантиола, этандитиола, 4-аминобензолтиола, акриловой кислоты, сероуглерода, 1,2-дихлорбензола, N-метил-2-пирролидона и любой их комбинации.
28. Способ по п. 1, в котором жидкость включает воду.
,
29. Способ по п. 1, в котором твердый углеродный материал содержит графит расширенный графит, графитоподобный материал, графен, графеноподобный материал, углеродные пластинки, углеродные нанотрубки, углеродные луковицы, другой углеродный аллотроп, композит, содержащий графен, катионный графен или любую их комбинацию.
30. Способ по п. 1, в котором углеродный материал включает графен или графеноподобный материал.
31. Способ по п. 1, в котором углеродный материал включает нанокомпозит графенового полимера.
32. Способ по п. 1, в котором углеродный материал характеризуется содержанием кислорода 7% атом. или меньше.
33. Дисперсия, полученная способом по п. 1, характеризующаяся коэффициентом трения, уменьшенным на по меньшей мере 5% относительно той же жидкости без твердого углеродного материала.
34. Применение твердого углеродного материала, полученного способом по п. 1, в качестве части анода батареи, катода батареи, токопроводящего материала, теплопроводящего материала, смазочной жидкости или теплопроводящей жидкости.
35. Применение дисперсии, полученной способом по п. 1, в качестве части анода батареи, катода батареи, токопроводящего материала, теплопроводящего материала, смазочной жидкости или теплопроводящей жидкости.
36. Способ по п. 1, дополнительно включающий функционализацию твердого углеродного материала для получения функционализированного твердого углеродного материала.
37. Способ по п. 1, в котором дисперсия является первой дисперсией, химическая реакция является первой химической реакцией, твердый углеродный материал является материалом предшественником, газ является первым газом, и реактор является первым реактором; при этом способ дополнительно включает:
доставку первой дисперсии во второй реактор;
доставку второго газа, содержащего, по меньшей мере, одно газообразное органическое соединение, непосредственно в зону реакции второго реактора; и
индуцирование второй химической реакции в зоне реакции второго реактора; причем:
вторая химическая реакция превращает материал-предшественник во второй твердый углеродный материал;
второй углеродный материал диспергирован в жидкости; и
материал-предшественник и второй углеродный материал отличаются.
38. Способ по п. 37, в котором второй реактор является кавитационным реактором и стадия индуцирования включает формирование кавитационных пузырей в первой дисперсии в зоне реакции второго реактора.
39. Способ по п. 37, в котором первый реактор и второй реактор являются одинаковыми.