一种微球状催化剂的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种微球状催化剂的合成方法，属于催化剂领域。本发明专利技术中合成微球状催化剂的方法，包括：(1)配制浓度为1

【技术实现步骤摘要】
一种微球状催化剂的合成方法


[0001]本专利技术涉及一种微球状催化剂的合成方法，属于催化剂领域。

技术介绍

[0002]近年来，碳纳米管作为优良的导电剂，已在新能源汽车锂离子电池行业得到广泛应用。显著提高了锂电池的容量、使用寿命和安全性。
[0003]由于目前的生产技术水平，碳纳米管生产成本较高，基本是炭黑的数倍到几十倍，许多锂电池企业望而却步。因此通过降低催化剂成本或提高裂解产率来逐步降低碳纳米管的生产成本，可以迅速扩大碳纳米管的应用范围。
[0004]采用化学气相沉积法制备碳纳米管的关键是催化剂的制备和选择，催化剂的组分、形貌、结构强度都会影响碳纳米管的一些结构和性质，而含有铁元素的催化剂所制备的碳纳米管需要经过一系列复杂的提纯工序才能作为电池添加材料使用。因此，需要提供一种用于制备碳纳米管的催化剂，使催化剂具有较高活性及较高稳定性和分散性，以防止催化剂高温条件下团聚。

技术实现思路

[0005][技术问题][0006]目前制备碳纳米管催化剂的合成方法包括溶胶凝胶络合法、浸渍法、沉淀法，但是这些催化剂的制备方法对反应条件要求较高导致生产成本较高，并且制备得到的催化剂的堆密度小、结构强度低，容易在高温催化裂解碳源的反应过程中发生粉化，导致催化剂反应寿命缩短。
[0007][技术方案][0008]为了解决上述问题，本专利技术通过改进现有催化剂的沉淀过程，使用钴锰作为催化剂元素、钼钒作为催化助剂元素、铝镁作为载体元素，惰性气体保护并流沉淀，得到致密的钴锰钼钒镁铝氢氧化物沉淀，经过离心脱水、干燥、焙烧、球磨、筛分，得到堆密度较高的微球状催化剂。
[0009]本专利技术的第一个目的是提供一种合成微球状催化剂的方法，包括如下步骤：
[0010](1)配置溶液：
[0011]配制浓度为1
‑
2mol/L的金属盐溶液，其中所述的金属盐包括硫酸钴、醋酸钴、硫酸锰、醋酸锰、硫酸镁、醋酸镁、硫酸铝、醋酸铝中的四种以上；
[0012]配制浓度为3.5mol/L的碱液；
[0013]配制浓度为5mol/L的氨液；其中氨液包括四水七钼酸铵、偏钒酸铵、氨水；
[0014](2)制备催化剂：
[0015]以水作为底液，搅拌加热，通入氮气；之后加入碱液调整pH为10.2；再并流滴加碱液、氨液和金属盐溶液，滴加结束后继续反应；反应结束后，洗涤、干燥、焙烧、球磨、过筛，得到所述的微球状催化剂；
[0016]其中，所述的微球状催化剂的化学式为CoMn
a
(Mo
b
V
c
)(Al
d
Mg
e
)；式中a＝0.1～1，b＝0.05～0.2，c＝0.05～0.2，且b+c＝0.05～0.2；d＝3.3～5.6，e＝0.2～0.5，且d+e＝3.5～5.6。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的金属盐为140.55g七水硫酸钴、42.254g一水硫酸锰、535.83g十六水硫酸铝、24.65g七水硫酸镁。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的金属盐为124.54g四水醋酸钴、43.25g醋酸锰、146.24g醋酸铝、21.44g四水醋酸镁。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的金属盐为140.55g七水硫酸钴、42.254g一水硫酸锰、535.83g十六水硫酸铝、24.65g七水硫酸镁。
[0020]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的碱液中的碱包括氢氧化钠、碳酸钠。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的氨液中氨为400g碳酸铵、160g氨水、4.41g四水七钼酸铵、2.92g偏钒酸铵。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)所述的氨液中氨为400g碳酸铵、160g氨水、8.83g四水七钼酸铵、5.85g偏钒酸铵。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的水、碱液、氨液和金属盐溶液的体积比为1.4～1.5：3.5～3.6：1.8～2.2：1，进一步优选为50：120：68：34。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的加热搅拌是55℃、700转/分钟。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的滴加溶液结束之前氮气的流速是350sccm。
[0026]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的碱液、氨液和金属盐溶液的滴加流量为3.5mL/min、2.0mL/min、1.0mL/min。
[0027]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的滴加溶液结束之后转速调整为350转/分钟，氮气流速调整为100sccm。
[0028]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述反应时间为12h。
[0029]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的洗涤是采用纯水洗涤至中性。
[0030]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的干燥是140℃烘干。
[0031]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的焙烧是450℃干燥120min。
[0032]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)所述的过筛是过80目筛。
[0033]本专利技术的第二个目的是本专利技术所述的方法制备得到的微球状催化剂。
[0034]本专利技术的第三个目的是提供一种碳纳米管团聚体，所述的碳纳米管团聚体是采用本专利技术所述的微球状催化剂制备得到。
[0035]在本专利技术的一种实施方式中，所述的碳纳米管团聚体的制备方法包括如下步骤：
[0036]称取160mg微球状催化剂，在石英舟内铺匀，然后将石英舟放置在直径80mm管式炉内；设定氮气流量200sccm，20℃/min升温至660℃，开始通入200sccm氢气还原10min；关闭氢气，通入250sccm乙烯、100sccm氮气，660℃恒温反应60min；反应结束，氮气保护降温，最后取出反应所得的碳纳米管团聚体。
[0037][有益效果][0038](1)本专利技术的微球状催化剂结构强度较高，适用于固定床、移动床或流化床等各种类型的高温反应器中催化裂解含碳气源，可以获得堆密度较大、产量较高的碳纳米管团聚
体，相应的生产成本大约可以降低20％。
[0039](2)本专利技术的微球状催化剂避免使用铁元素，避免了酸洗或高温提纯等后处理，生产的碳纳米管经过砂磨机分散成导电浆料后，可以直接添加到锂电池的正极或负极材料中，使碳纳米管材料的生产和应用流程得以简化。
附图说明
[0040]图1为实施例1的微球状催化剂扫描电镜图。
[0041]图2为实施例1的微球催化剂制备的碳纳米管扫描电镜图。
具体实施方式
[0042]以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本专利技术，不用于限制本专利技术。
[0043]测试方法：
[0044]堆密度的测试：将粉体装入已本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成微球状催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)配置溶液：配制浓度为1
‑
2mol/L的金属盐溶液，其中所述的金属盐包括硫酸钴、醋酸钴、硫酸锰、醋酸锰、硫酸镁、醋酸镁、硫酸铝、醋酸铝中的四种以上；配制浓度为3.5mol/L的碱液；配制浓度为5mol/L的氨液；其中氨液包括四水七钼酸铵、偏钒酸铵、氨水；(2)制备催化剂：以水作为底液，搅拌加热，通入氮气；之后加入碱液调整pH为10.2；再并流滴加碱液、氨液和金属盐溶液，滴加结束后继续反应；反应结束后，洗涤、干燥、焙烧、球磨、过筛，得到所述的微球状催化剂；其中，所述的微球状催化剂的化学式为CoMn
a
(Mo
b
V
c
)(Al
d
Mg
e
)；式中a＝0.1～1，b＝0.05～0.2，c＝0.05～0.2，且b+c＝0.05～0.2；d＝3.3～5.6，e＝0.2～0.5，且d+e＝3.5～5.6。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的金属盐为140.55g七水硫酸钴、42.254g一水硫酸锰、535.83g十六水硫酸铝、24.65g七水硫酸镁；或124.54g四水醋酸钴、43.25g醋酸锰、146.24g醋酸铝、21.44g四水醋酸镁；或140.55g七水硫酸钴、42.254g一水硫酸锰、535.83g十六水硫酸铝、24.65g七水硫酸镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宇栋，蔡小锋，
申请(专利权)人：无锡东恒新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：