一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法技术

本发明专利技术涉及碳纳米管所用多金属氧化物催化剂的合成的技术领域，具体为一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，通过将不同种原料配制溶液后采用微通道反应器连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂。将活性金属盐溶液和惰性金属盐的碱溶液连续地泵入微通道反应器，一定条件下，在微通道反应器中进行沉淀反应制备前驱体，反应物经过滤、洗涤、干燥、焙烧、筛分后得到多金属氧化物孔洞催化剂。对比目前的传统工艺，极大提高了生产催化剂的稳定性和一致性，产量得到提高；反应过程中大大减少了溶剂的需用量，更加环保；其催化的碳纳米管管径分布集中，各项指标平行性好，提高了产品的市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法
本专利技术涉及碳纳米管所用多金属氧化物催化剂的合成的
，具体为一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，通过将不同种原料配制溶液后采用微通道反应器连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂。
技术介绍
微通道反应器在传质、换热方面具有较明显的优势，可以强化混合和精确控温，还可以大大缩短工艺筛选和工艺放大的周期。微型化工设备具有结构简单、无放大效应、操作条件易于控制和内在安全等优点，引起了众多研究者的极大关注。碳纳米管作为一维纳米材料，具有优异的物理机械性能，其主要是有呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。它具有非常大的长径比，直径通常在1-100nm之间，长度在数微米到数百微米。正是由于其大的长径比，碳纳米管在力学、电学、导电导热性能方面都表现非常优异。由于其具有优异的性能，碳纳米管在催化剂载体，橡胶塑料复合材料，电化学材料，光电传感等诸多领域都具有广阔的、潜在的应用前景。碳纳米管进行催化化学气象沉积反应催化剂的制备技术，传统上都是共沉淀法和凝胶法。其中共沉淀法是人为或者计量泵用滴加形式控制流速，无法精确控制，得到的前驱体产物不均匀，批次稳定性略差，得到的催化剂颗粒和收率一致性差，最终生产出的碳纳米管管径分布宽，比表面积差距大。专利CN201510671278.6《一种利用微通道反应器连续制备海胆状Ag-ZnO纳米粒子的方法》，该专利技术公开了一种利用微通道反应器连续制备海胆状Ag-ZnO纳米粒子的方法。具体为将由AgNO3、柠檬酸钠、十二烷基硫酸钠、H2O2组成的混合溶液与由NaBH4和NaOH组成的混合溶液同时通入微通道反应器，在一定温度及停留时间下反应，反应物料从微通道反应器出口流出后，直接进入毛细管微反应器继续反应，生成单分散银纳米盘。该单分散银纳米盘从毛细管微反应器出口流出后，直接进入一个具有3个入口的微通道反应器，该微通道反应器的另外两个入口分别通入Zn(NO3)2溶液以及NaOH溶液，反应物料从微通道反应器流出后，在一定温度下进行老化，最终制备得到海胆状Ag-ZnO纳米粒子。专利CN201620272546.7，《一种生产纳米硫酸盐的微通道反应器》公开了一种生产纳米硫酸盐的微通道反应器，属于化工反应设备
该专利的微通道反应器通过三层结构和多级反应单元的设置，能够使得进料更加精确，反应物料混合更加均匀，克服料液在对撞反应过程中出现的层流现象，使反应更加接近卷流状态，反应过程接触更充分，反应更加彻底，能有效避免对撞反应生成的纳米硫酸盐再次团聚，使产品保持纳米形态且粒径均匀，进而制得高质量的纳米硫酸盐产品。专利CN201510158737.0《一种利用微通道反应器制备铜锌催化剂的方法》公开了一种利用微通道反应器制备铜锌催化剂的方法，制备所述催化剂的过程是在微通道反应器中进行，所述微通道反应器至少拥有两个入口以及对应的混合段，混合段的当量直径在0.01-5mm。该专利技术解决了共沉淀法制备时晶核易团聚的问题，易得到比表面积大、粒径较小的催化剂晶粒。专利CN201410108682.8《一种采用微反应器运用沉淀法制备纳米二氧化钛的方法》公开了一种采用微反应器运用沉淀法制备纳米二氧化钛的方法，将含钛的无机物用无水乙醇溶解，再将无机碱的水溶液与含钛无机物的乙醇溶液分别同时泵入微通道模块化反应装置中，保持停留时间15s-1min，于室温下进行反应，将反应产物离心，沉淀用蒸馏水洗涤3次，并在真空干燥器中干燥，再在马弗炉中600℃焙烧2h，得到最终产品纳米二氧化钛。专利CN201310690832.6《一种微通道反应器制备碳酸根型纳米水滑石的方法》公开了一种碳酸根型纳米水滑石的制备方法。该专利技术采用共沉淀法，将混合金属盐溶液和含有碳酸根的混合碱溶液经换热后连续地通入微通道反应器，一定温度下在微通道反应器中进行沉淀反应制备得到水滑石前驱体，再将前驱体浆料经后续老化或水热处理，并洗涤干燥得到碳酸根型水滑石产品。上述专利集中在连续制备基础化工原料、单一物质纳米颗粒、以及片层状金属氧化物等领域，目前尚无应用微通道反应技术制备新一代的催化碳纳米管的孔洞结构催化剂先例和报道，本专利技术弥补了这一空白技术和方法，精密连续制备碳纳米管用孔洞结构催化剂。
技术实现思路
针对目前国内国际的碳纳米管催化剂产业现状，提供一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，弥补其连续批量化精密制备碳纳米管孔洞结构催化剂的技术空白。利用微通道反应器，反应原料达到微米甚至纳米级别的混合接触，反应充分环保高效，制备出的催化剂颗粒均一、活性点分布均匀，催化活性稳定，极大提高碳纳米管产品的质量和市场竞争力。本专利技术所述的孔洞结构催化剂，为催化碳纳米管生长的多金属氧化物孔洞结构催化剂。所述方法为连续制备方式，包括连续溶液进料和连续喷嘴出料。本专利技术的技术方案为：一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，将活性金属盐与去离子水配制成活性金属盐溶液和惰性金属盐与碱液配置成惰性金属盐的碱溶液连续地泵入反应单元，一定条件下，在反应单元中进行沉淀反应制备前驱体，反应物经过滤、洗涤、干燥、焙烧、筛分后得到制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂。一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，具体步骤如下，包括：（1）活性金属盐与去离子水配制成溶液A，A液为活性金属盐溶液，质量分数为5%-60%；（2）惰性金属盐及碱液配制成溶液B，B液为惰性金属盐的碱溶液，质量分数为2%-60%；（3）精确计量泵连续将A和B溶液连续输送到反应单元，其中A与B的流量体积比例为A：B=0.7-1.5:1；（4）反应温度为15℃-80℃、反应压力为0.05Mpa-0.2Mpa，物料在微通道反应器中进行反应，停留时间在3-8s，然后连续喷出；（5）物料进行过滤，洗涤，70-150℃烘干过夜，350-700℃焙烧，筛分，得到产品。本专利技术的特点还有：所述步骤（3）的反应单元为微通道反应器，其微通道反应器为覆盖1nm-50mm的单通道、多通道、并行单元、高度密集的并行系统中的一种或多种的组合，微通道反应器材质为碳化硅陶瓷、玻璃、石英、不锈钢、哈氏合金或石墨。所述活性金属盐为铁、镍、钴、锰、铂、铝、镁的硝酸盐或者硫酸盐的一种或者多种，活性金属盐溶液的质量分数优选为20%-50%；浓度高的活性金属盐溶液反应速率更快，减少反应体系的体积，制备周期短，但是过高后析出物速度加快，容易堵塞管路，本专利技术合理控制活性金属盐溶液浓度。惰性金属盐为钼酸铵、碳酸铵的一种或者多种；碱液为氢氧化钠或者氨水一种或者混合；惰性金属盐的碱溶液的质量分数优选5%-50%，浓度高的活性金属盐溶液反应速率更快，减少反应体系的体积，制备周期短，但是过高后析出物速度加快，容易堵塞管路，本专利技术合理控制惰性金属盐的碱溶液的浓度。所述活性金属盐溶液与惰性金属盐溶液的流量体积比为0.7：1-1.5:1，优选为0.9-1.3:1，进一步优选为1:1，合理的用量比例，使得A和B两种溶液混合更加均匀和稳定。所述步骤（5）的烘干温度为100-120℃，焙烧温度为400℃-600℃；烘干温度在100-120℃区间时，烘干效率更快且生成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，将活性金属盐与去离子水配制成活性金属盐溶液和惰性金属盐与碱液配置成惰性金属盐的碱溶液连续地泵入反应单元，一定条件下，在反应单元中进行沉淀反应制备前驱体，反应物经过滤、洗涤、干燥、焙烧、筛分后得到制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，将活性金属盐与去离子水配制成活性金属盐溶液和惰性金属盐与碱液配置成惰性金属盐的碱溶液连续地泵入反应单元，一定条件下，在反应单元中进行沉淀反应制备前驱体，反应物经过滤、洗涤、干燥、焙烧、筛分后得到制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂。2.根据权利要求1所述的一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，其特征在于，具体步骤如下，包括：（1）活性金属盐与去离子水配制成溶液A，A液为活性金属盐溶液，质量分数为5%-60%；（2）惰性金属盐及碱液配制成溶液B,B液为惰性金属盐的碱溶液，质量分数为2%-60%；（3）精确计量泵连续将A和B溶液连续输送到反应单元，其中A与B的流量体积比例为A：B=0.7-1.5:1；（4）反应温度为15℃-80℃、反应压力为0.05Mpa-0.2Mpa，物料在微通道反应器中进行反应，停留时间在3-8s，然后连续喷出；（5）物料进行过滤，洗涤，70-150℃烘干过夜，350-700℃焙烧，筛分，得到产品。3.根据权利要求1或2所述的一种连续制备碳纳米管用多金属氧化物孔洞结构催化剂的方法，其特征在于，所述的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，耿磊，吕振华，王哲，王莲莲，
申请(专利权)人：山东大展纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37