一种混合气源制备碳纳米管的方法技术

本发明专利技术公开了属于电池用材料制备技术领域的一种混合气源制备碳纳米管的方法。该方法使用丙烯与有机溶剂做混合碳源，丙烯气体与有机溶剂气体的体积比范围为0.5:1‑5:1，有机溶剂包括甲醛、甲醇、乙醛、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丁二醇等醛与醇类有机物；氮气与有机气体的总体积比范围为1:2‑2:1，反应温度为690℃‑750℃，每克催化剂消耗8升‑16升丙烯。本发明专利技术制备的碳纳米管产率可达40g/g催化剂‑60g/g催化剂，碳纳米管纯度可达97.5％‑98.3％。

【技术实现步骤摘要】
一种混合气源制备碳纳米管的方法
本专利技术属于电池用材料制备
，具体涉及一种混合气源制备碳纳米管的方法。
技术介绍
碳纳米管具有非常优良的导电性能，同时又具有极高的长径比，把碳纳米管添加到锂离子电池的电极材料中可以有效地形成导电网络，提升电极导电性能，使锂离子电池具有优异的性能，具体表现在电池容量大、循环寿命长，适合高端数码类电池及新能源汽车电池。使用固定床工艺制备碳纳米管，受工艺限制催化剂不能流化，催化剂不能与反应气体充分接触，碳纳米管产率只有10g/g催化剂-20g/g催化剂，碳纳米管纯度最高只能达到95％。因此开发高碳纳米管产率的固定的床工艺非常有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混合气源制备碳纳米管的方法。一种混合气源制备碳纳米管的方法，将催化剂均匀撒在石墨坩埚上，通氮气，丙烯和有机溶剂，反应温度为690℃-750℃，反应时间60-90min，后结束反应，继续通氮气，冷却后制成碳纳米管；每克催化剂消耗8升-16升丙烯。所述丙烯与有机溶剂的体积比范围为0.5:1-5:1。所述氮气与丙烯和有机溶剂的总体积比范围为1:2-2:1。所述有机溶剂选自甲醛、甲醇、乙醛、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丁二醇中的一种或一种以上。所述氮气与丙烯的体积比范围为1:2-2:1。该方法碳纳米管产率可达40g/g催化剂-60g/g催化剂，碳纳米管纯度可达97.5％-98.3％。本专利技术的有益效果：正常丙烯工艺反应温度限制在650℃-680℃，温度升高容易产生副产物焦油，且碳纳米管产率只有10g/g催化剂-20g/g催化剂，碳纳米管纯度最高只能达到95％，而采用丙烯与有机溶剂做混合碳源，反应温度可提高到690℃-750℃，碳纳米管产率可达40g/g催化剂-60g/g催化剂，碳纳米管纯度可达97.5％-98.3％。附图说明图1为固定床制备的碳纳米管TEM与SEM图。图2为实例1制备的碳纳米管拉曼图。图3为实例2制备的碳纳米管拉曼图。图4为实例3制备的碳纳米管拉曼图。图5为对比例1制备的碳纳米管拉曼图。图6为碳纳米管管径与管壁厚度测试方法示例图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1直径200mm的管式炉，保温区长800mm，石英管总长1600mm。甲醛通过蠕动泵精密控制质量与体积。1.5克催化剂均匀撒在石墨坩埚。通氮气1L/min升温到730℃后,通氮气1.5L/min,丙烯0.8L/min,甲醛0.8L/min，反应75min后结束反应，继续通氮气1L/min，5min,冷却后收碳纳米管78克。碳纳米管产率可达52g/g催化剂。实施例2直径200mm的管式炉，保温区长800mm，石英管总长1600mm。甲醇通过蠕动泵精密控制质量与体积。1.5克催化剂均匀撒在石墨坩埚。通氮气1L/min升温到710℃后,通氮气1.5L/min,丙烯1.0L/min,甲醇0.5L/min，反应50min后结束反应，冷却后收碳纳米管60克。碳纳米管产率可达40g/g催化剂。实施例3直径200mm的管式炉，保温区长800mm，石英管总长1600mm。异丙醇通过蠕动泵精密控制质量与体积。3克催化剂均匀撒在石墨坩埚。通氮气1L/min升温到750℃后,通氮气1.5L/min,丙烯0.5L/min,异丙醇1.5L/min，反应85min后结束反应，继续通氮气1L/min，5min,冷却后收碳纳米管90克。碳纳米管产率可达60g/g催化剂。实施例4直径200mm的管式炉，保温区长800mm，石英管总长1600mm。甲醛和4-羟基-1-茚酮通过蠕动泵精密控制质量与体积。1.5克催化剂均匀撒在石墨坩埚。通氮气1L/min升温到730℃后,通氮气1.5L/min,丙烯0.8L/min,4-羟基-1-茚酮0.1L/min,甲醛0.8L/min，反应75min后结束反应，继续通氮气1L/min，5min,冷却后收碳纳米管99克。碳纳米管产率可达66g/g催化剂。实施例5直径200mm的管式炉，保温区长800mm，石英管总长1600mm。甲醛和4-氨基-2-甲氧基吡啶通过蠕动泵精密控制质量与体积。1.5克催化剂均匀撒在石墨坩埚。通氮气1L/min升温到730℃后,通氮气1.5L/min,丙烯0.8L/min,甲醛0.8L/min，4-氨基-2-甲氧基吡啶0.1L/min，反应75min后结束反应，继续通氮气1L/min，5min,冷却后收碳纳米管88克。碳纳米管产率可达65g/g催化剂。对比例1直径200mm的管式炉，保温区长800mm，石英管总长1600mm。2克催化剂均匀撒在石墨坩埚。通氮气1L/min升温到660℃后,通氮气2L/min,丙烯2L/min,反应30min后石英管后面有黄色焦油产生，结束反应继续通氮气1L/min，冷却后收碳纳米管42克。碳纳米管产率可达21g/g催化剂。对实例1、2、3及对比例1制备的碳纳米管进行拉曼光谱分析，拉曼光谱图如图2、3、4、5所示。对拉曼光谱中D峰与G峰分析，结果如表一所示。从表一可以得出采用丙烯与有机溶剂混合气源制备的碳纳米管的缺陷度要比单独用丙烯做气源制备的碳纳米管的缺陷度要低。表一碳纳米管拉曼ID/IG对比对实例1、2、3及对比例1制备的碳纳米管进行TEM分析，用GatanDigitalMicrograph软件测试碳纳米管管径与碳纳米管管壁厚度，测试方法如图6所示。实例1、2、3制备的碳纳米管管径和管壁厚度小于对比例1。表二碳纳米管管径与管壁厚度对比碳纳米管碳纳米管管径nm管壁厚度nm实例1碳纳米管10.6-12.03.3-3.8实例2碳纳米管10.9-12.33.4-3.9实例3碳纳米管10.1-11.23.0-3.4实例4碳纳米管9.8-10.92.9-3.1实例5碳纳米管9.7-10.72.8-3.2对比例1碳纳米管11.2-12.64.5-5.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合气源制备碳纳米管的方法，其特征在于，将催化剂均匀撒在石墨坩埚上，通氮气，丙烯和有机溶剂，反应温度为690℃‑750℃，反应时间60‑90min，后结束反应，继续通氮气，冷却后制成碳纳米管；每克催化剂消耗8升‑16升丙烯。

【技术特征摘要】
1.一种混合气源制备碳纳米管的方法，其特征在于，将催化剂均匀撒在石墨坩埚上，通氮气，丙烯和有机溶剂，反应温度为690℃-750℃，反应时间60-90min，后结束反应，继续通氮气，冷却后制成碳纳米管；每克催化剂消耗8升-16升丙烯。2.根据权利要求1所述一种混合气源制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述丙烯与有机溶剂的体积比范围为0.5:1-5:1。3.根据权利要求1所述一种混合气源制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述氮气与丙烯和有机溶剂的总体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宝东，徐壮，阮玉凤，朱玉莲，张美杰，郑涛，
申请(专利权)人：江苏天奈科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32