用于可调基底生长的多壁碳纳米管的催化剂和工艺制造技术

在多个方面，本公开内容涉及用于利用所公开的催化剂从低级烃同时生产碳纳米管和氢气的方法和组合物，所述低级烃包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或其组合。在多个方面，本公开内容涉及用于伴随生产碳纳米管的无COx的氢气生产的方法。还公开了用于在所公开的催化剂组合物上的选择性的基底生长的碳纳米管的方法和组合物。在另外的方面，本公开内容涉及包含在载体材料上的3d过渡金属(例如，Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Mo及其组合)的单金属催化剂、双金属催化剂和三金属催化剂，所述载体材料选自二氧化硅、氧化铝、沸石、二氧化钛及其组合。本摘要意图作为用于在特定领域中搜索的目的的检索工具，并且不意图限制本公开内容。

Catalysts and processes for multi walled carbon nanotubes grown on adjustable substrates

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可调基底生长的多壁碳纳米管的催化剂和工艺背景目前，氢气似乎是最有前途和环境友好的能源，因为它可以以较少的污染和高的效率被转化成电力和其他能源形式。在多种氢气生产方法中，天然气的蒸汽重整是最受欢迎和最经济的技术，其占世界氢气消耗量的50％(J.Holladay等人,Catal.Today,2009,139,244–260)。但是这些工艺是高度吸热的(68.7kJmol-1H2)并且产生大量的COx。结果，蒸汽重整伴随着水煤气变换反应、分离以及纯化步骤，从而增加了工艺的成本。最近，页岩气已经成为美国非常重要的天然气来源。在2005年，其仅占美国天然气产量的3％，到2012年上升至35％，并且预测到2035年将增长至近50％(R.W.Howarth,EnergySci.Eng.,2014,2,47–60)。对无COx的氢气的需求的增加和页岩气资源的丰富为开发新的化学工艺提供了机会，该化学工艺将其主要成分甲烷转化为更有价值的燃料和化学品。甲烷的直接转化是有吸引力的替代工艺，因为它与蒸汽重整相比是吸热较少的工艺(37.4kJmol-1H2；参见J.N.Armor,Ap本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分解低级烃的方法，所述方法包括以下步骤：/n以约1℃min

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170918 US 62/559,9301.一种分解低级烃的方法，所述方法包括以下步骤：
以约1℃min-1至约20℃min-1的加热速率将催化剂床加热到约500℃至约1000℃的温度；
其中所述催化剂床包括金属负载的催化剂；
其中所述金属负载的组合物包含3d过渡金属和载体材料，所述3d过渡金属选自Ni、Fe、Co、Mn、Cr和Mo，所述载体材料选自二氧化硅、氧化铝、沸石、二氧化钛或其混合物；
其中所述3d过渡金属以基于所述3d过渡金属和所述载体材料的总重量的从约5wt％至约70wt％的量存在；并且
其中所述载体材料以基于所述3d过渡金属和所述载体材料的总重量的从约95wt％至约30wt％的量存在，
其中所述催化剂被定位在固定床或移动床流动反应器构造内；
其中所述反应器包括用于气体流的入口端和出口端；
以等于约5,000h-1至约60,000h-1的空速的反应物气体流量和从约0分钟至约240分钟的运行时间(TOS)提供通到所述入口端的反应物气体的流；
其中所述反应物气体的流与所述催化剂床接触；并且
其中所述反应物气体包括低级烃和惰性气体；
在所述出口处收集流出气体；
其中所述流出气体包括氢气。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述金属负载的催化剂通过初湿含浸技术制备。


3.如权利要求1所述的方法，其中所述金属负载的催化剂是通过溶胶-凝胶技术制备的气凝胶催化剂。


4.如权利要求3所述的方法，其中所述气凝胶催化剂具有从约50m2·g-1至约500m2·g-1的BET表面积。


5.如权利要求3或权利要求4所述的方法，其中所述气凝胶催化剂具有从约0.3cm3·g-1至约1.6c...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡剑利，迪帕·阿伊尔拉斯·库特里，王怡文，
申请(专利权)人：西弗吉尼亚大学，
类型：发明
国别省市：美国;US