一种碳纳米管生长用催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种生长碳纳米管用催化剂及其制备方法。该催化剂的制备是通过设计向水滑石层板引入活性物种，先制备得到层板含活性组分的水滑石前体［Ｍ↓［１－Ｘ］↑［２＋］Ｍ↓［Ｘ］↑［３＋］（ＯＨ）↓［２］］↑［Ｘ＋］（Ａ↑［ｎ－］）↓［Ｘ／ｎ］.ｍＨ↓［２］Ｏ，再经焙烧得到Ｍ↑［２＋］、Ｍ↑［３＋］的金属氧化物及其尖晶石结构的复合氧化物催化剂。该催化剂在使用前经还原即得到含活性金属的颗粒催化剂。利用这种催化剂进行碳纳米管的生长，可得到平均管径为２０～４０ｎｍ，平均长度为４～１５μｍ，１６～２８层的管径均匀，管壁光滑的多壁碳纳米管。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管生长用催化剂及其制备方法
：本专利技术涉及一种碳纳米管生长用催化剂及其制备方法。技术背景：碳纳米管是一种一维管状分子结构的新型功能材料，以其特殊的结构显示出了极强的量子效应和奇异的物理化学性能，在催化、复合材料、储能材料和微电子器件等诸多领域表现出了很大的潜在应用前景。碳纳米管是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，根据制备方法和条件的不同，碳纳米管存在多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米管(SWNTs)两种形式。目前制备碳纳米管的方法有石墨电弧法、激光蒸发石墨棒法、火焰法、催化裂解法(CVD)等，其中前三种方法存在产量少，不易实现工业化生产的缺点；而CVD法以其设备简单，成本低，反应过程容易控制，产量高等优点成为目前制备碳纳米管的主流。在CVD法中，所用的催化剂活性组分多为第VIII族过渡金属Fe，Co和Ni，或其合金，不同催化剂直接影响碳纳米管的质量和产量；因此，人们积极探索不同催化剂对碳纳米管生长的影响，出现了许多关于不同催化剂生长碳纳米管的报道。文献[1]A.Thaib，G.A.Martin，P.Pinheiro，M.C.Scho本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管生长用催化剂的制备方法，具体步骤如下：Ａ．用去离子水配制含有二价金属离子Ｍ↑［２＋］和三价金属离子Ｍ↑［３＋］的混合盐溶液，其中［Ｍ↑［２＋］］／［Ｍ↑［３＋］］＝１．２～５．０，且各种金属离子的总摩尔浓度为０．４～１． ２Ｍ；其中Ｍ↑［２＋］是Ｍｇ↑［２＋］、Ｆｅ↑［２＋］、Ｎｉ↑［２＋］、Ｃｏ↑［２＋］、Ｃｕ↑［２＋］中的一种或多种，Ｍ↑［３＋］是Ｃｏ↑［３＋］、Ａｌ↑［３＋］、Ｆｅ↑［３＋］中的一种或多种，盐混合溶液中的的酸根离子可以是Ｃｌ↑［－］、ＣＯ↓［３］↑［２－］、ＮＯ↓［３］↑［－］或ＳＯ↓［４］↑［２－］中的任意一种或多种；用氢氧化钠、可溶性无机钠盐...

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管生长用催化剂的制备方法，具体步骤如下：A.用去离子水配制含有二价金属离子M2+和三价金属离子M3+的混合盐溶液，其中[M2+]/[M3+]＝1.2～5.0，且各种金属离子的总摩尔浓度为0.4～1.2M；其中M2+是Mg2+、Fe2+、Ni2+、Co2+、Cu2+中的一种或多种，M3+是Co3+、Al3+、Fe3+中的一种或多种，盐混合溶液中的的酸根离子可以是Cl-、CO32-、NO3-或SO42-中的任意一种或多种；用氢氧化钠、可溶性无机钠盐和去离子水配制混合碱性溶液，其中氢氧化钠浓度为0.8～2.5M，钠盐浓度为0.3～3.0M；B.将混合碱性溶液缓慢滴加到混合盐溶液中，当体系中的pH值达到7～12时，停止滴加，在20～70℃水浴中，晶化5～25h，经过滤，洗涤，干燥，得到层状水滑石LDHs前体，该前体的结构通式为：[M2+1-XM3+X(OH)2]X+(An-)X/n·mH2O，其中M2+、M3+与步骤A中的相同；An-为步骤A中混合盐和碱溶液中的阴离子中的一种或多种，An-是；C.将上述LDHs置于高温炉中，以2～15℃/min的速率升温至500～900℃，焙烧2～7h，得到制备碳纳米管的催化剂。2.权利要求1所述的碳纳米管生长用催化剂的制备方法：其特征是可溶性无机钠盐是NaCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：段雪，李峰，谭茜，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]