本发明专利技术提供一种还原气态碳氧化物的方法，其包括在非铁催化剂存在下使碳氧化物与气态还原剂反应。反应在适于产生各种同素异形体和形态的固体碳的条件下进行，所述同素异形体和形态的选择性形成可借助于控制反应气体组合物和包括温度和压力在内的反应条件来控制。一种在反应器中使用非铁催化剂的方法包括将所述催化剂放置在合适反应器中和使包含碳氧化物与至少一种气态还原剂的反应气体流经所述反应器，其中在所述催化剂存在下，所述碳氧化物中的碳的至少一部分转化成固体碳和含有水蒸汽的尾气混合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种还原气态碳氧化物的方法，其包括在非铁催化剂存在下使碳氧化物与气态还原剂反应。反应在适于产生各种同素异形体和形态的固体碳的条件下进行，所述同素异形体和形态的选择性形成可借助于控制反应气体组合物和包括温度和压力在内的反应条件来控制。一种在反应器中使用非铁催化剂的方法包括将所述催化剂放置在合适反应器中和使包含碳氧化物与至少一种气态还原剂的反应气体流经所述反应器，其中在所述催化剂存在下，所述碳氧化物中的碳的至少一部分转化成固体碳和含有水蒸汽的尾气混合物。【专利说明】用非铁催化剂来还原碳氧化物的方法和结构 优先权声明 本申请要求2012年4月16日提交的美国临时专利申请序列号 61/624,702 "Methods and Structures for Producing Solid Carbon Utilizing Non-Ferrous Catalysts"的申请日的权益，其公开内容全部通过引用方式并入本文。
本公开的实施方案涉及将含碳原料大规模催化转化成固体碳，并且更具体地说， 涉及转化一氧化碳、二氧化碳或其任何组合的混合物以产生碳纳米管结构的方法。
技术介绍
公开内容全部通过引用方式并入本文的2012年2月9日公布的美国专利公布号 2012/0034150A1公开与本文有关的背景信息。 另外的信息公开于以下文件中，其公开内容全部通过引用方式并入本文： 1.与上述公布相同日期提交的国际申请号_(代理人案号3525-P10946. 1PC)， "Methods and Systems for Thermal Energy Recovery from Production of Solid Carbon Materials by Reducing Carbon Oxides"，其要求以 Dallas B. Noyes 名义于 2012 年4月16日提交的U. S. S. N.号61/624, 573的权益； 2.与上述公布相同日期提交的国际申请号_(代理人案号3525-P10947. 1PC)， "Methods for Producing Solid Carbon by Reducing Carbon Dioxide"，其要求以Dallas B. Noyes名义于2012年4月16日提交的U. S. S. N. 61/624, 723的权益； 3.与上述公布相同日期提交的国际申请号_(代理人案号3525-P11001. 1PC)， "Methods and Reactors for Producing Solid Carbon Nanotubes, Solid Carbon Clusters, and Forests"，其要求以 Dallas B. Noyes 名义于 2012 年 4 月 16 日提交的 U.S.S.N.6l/624,753 的权益； 4.与上述公布相同日期提交的国际申请号_(代理人案号3525-P11002. 1PC)， "Methods for Treating an Offgas Containing Carbon Oxides，'，其要求以 Dallas B. Noyes名义于2012年4月16日提交的U. S. S. N. 61/624, 513的权益； 5.与上述公布相同日期提交的国际申请号_(代理人案号3525-P11248. 1PC)， "Methods for Using Metal Catalysts in Carbon Oxide Catalytic Converters，',其要 求以Dallas B. Noyes名义于2012年4月16日提交的U. S. S. N. 61/624, 848的权益； 6.与上述公布相同日期提交的国际申请号_(代理人案号3525-P11249. 1PC)， "Methods and Systems for Capturing and Sequestering Carbon and for Reducing the Mass of Carbon Oxides in a Waste Gas Stream，'，其要求以Dallas B. Noyes名义于2012 年4月16日提交的U. S. S. N. 61/624, 462的权益； 7.与上述公布相同日期提交的国际申请号_(代理人案号3525-P11361. 1PC)， "Methods and Systems for Forming Ammonia and Solid Carbon Products，',其要求以 Dallas B. Noyes名义于2012年7月13日提交的U. S. S. Ν· 61/671，464的权益；并且 8.与上述公布相同日期提交的国际申请号_(代理人案号3525-P11771PC)， "Carbon Nanotubes Having a Bimodal Size Distribution，',其要求以 Dallas B. Noyes 名义于2012年4月23日提交的U. S. S. N. 61/637, 229的权益。 固体碳具有许多商业应用。这些应用包括长期用途，如碳黑和碳纤维在轮胎、油墨 等中用作填充剂材料、各种形式石墨的许多用途（例如，热防护屏中的热解石墨）以及巴克 敏斯特富勒烯和碳纳米管的创新性和新兴应用。制造各种形式固体碳的常规方法通常涉及 在合适催化剂的存在下进行烃的热解。烃通常由于历史丰富的可获得性和相对低的成本而 用作碳来源。在固体碳的生产中使用碳氧化物作为碳来源在很大程度上未得到利用。 碳氧化物，尤其二氧化碳，是可从点源排放物如烃燃烧的排出气体或从一些过程 废气中提取的丰富气体。二氧化碳还可从空气中提取。因为与空气相比，点源排放物具有 高得多的二氧化碳浓度，所以其经常为收获二氧化碳的较为经济的来源。然而，因为从空气 中的二氧化碳本地制造固体碳产物可消除运输成本，所以空气的即时可获得性可提供成本 抵消。 二氧化碳作为发电和化学过程的副产物正日益变得可获得并且廉价，在所述化学 过程中，目标可为通过捕捉和后续封存二氧化碳（例如，通过注射至地质岩层中）来减少或 消除二氧化碳排放至大气中。举例来说，捕捉和封存二氧化碳是一些"环保"烧煤发电站的 基础。在当前实践中，捕捉和封存二氧化碳需要大量成本。 存在其中已经识别各种平衡的涉及碳、氧和氢的一系列反应。烃热解涉及有利于 固体碳产生的氢与碳之间的平衡，其中通常几乎没有氧存在。鲍多尔德（Boudouard)反应， 也称为"一氧化碳歧化反应"是有利于固体碳产生的碳与氧之间的平衡范围，其中通常几乎 没有氢存在。波许（Bosch)反应处于所有碳、氧和氢在也有利于固体碳产生的反应条件下 都存在的平衡范围内。 烃热解、鲍多尔德和波许反应之间的关系可根据如图1展示的C-H-O平衡图来理 解。图1的C-H-O平衡图展示固体碳，包括碳纳米管（"CNT"）的各种已知途径。烃热解反 应在连接H和C的平衡线上以及在相对于虚线左上部的三角形左边缘附近的区域中发生。 因为热解区与波许反应区之间的过渡可随着本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种将气态碳氧化物还原成较低氧化态的方法，其包括：在适于产生固体碳产物的温度和压力的预定条件下、在非氧化态的非铁金属存在下使碳氧化物与气态还原剂反应，所述非铁金属具有由预定平均粒度的晶粒构成的表面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·B·诺伊斯，
申请(专利权)人：赛尔斯通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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