BE1019067A3 - Metaal nanokatalysator, werkwijze voor het vervaardigen ervan en werkwijze voor het beheersen van de groeitypes koolstof nanobuizen door het gebruik ervan. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding verschaft een metaal nanokatalysator, een werkwijze voor het vervaardigen ervan en een werkwijze voor het beheersen van de groeitypes van koolstof nanobuizen door het (hetzelfde) te gebruiken. De metaal nanokatalysator kan vervaardigd worden door het verhitten van een waterig derivaat van die bevat Co, Fe, Ni of een combinatie ervan in de aanwezigheid van een precursor van de ondersteunende substantie.

Description

Metaal nanokatalysator, werkwijze voor het vervaardigen ervan en werkwijze voor het beheersen van de groeitypes koolstof nanobuizen door het gebruik ervan

Verwijzing naar verwante aanvragen

Deze aanvraag is gebaseerd op de prioriteit van de Koreaanse Octrooiaanvrage No. 2-008-125453 ingediend op 10 december 2008 bij het Koreaanse bureau voor Intellectuele Eigendom, waarvan de openbaarmaking hierin met verwijzing in zijn geheel wordt opgenomen.

Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een metaal nanokatalysator, een werkwijze .voor het vervaardigen ervan en een werkwijze voor het beheersen van de groeitypes koolstof nanobuizen door het gebruik ervan.

Achtergrond van de uitvinding

Recent is er veel onderzoek naar en ontwikkeling van koolstof nanobuizen (hierna CNT) geweest.' Geëngineerde kunststof composieten die koolstof nanobuizen bevatten, kunnen elektrische geleidbaarheid hebben en kunnen bijgevolg gebruikt worden als een materiaal met een hoge toegevoegde waarde voor het afschermen van elektromagnetische golven, waarmee statische elektriciteit en dergelijke voorkomen worden. De elektrische. geleidbaarheid teweeggebracht door koolstof nanobuizen aan een kunststof composiet toe te voegen, kan beïnvloed worden door de omstandigheden van bereiding, de gebruikte hars en de kenmerken van de koolstof nanobuizen zelf zoals zuiverheid, diameter en groeitype. Betere elektrische kenmerken kunnen bewerkstelligd worden door gebruik van koolstof nanobuizen met kortere diameter die minder waarschijnlijk zullen samenklonteren en/of in de war raken zoals koolstof nanobuizen met een langere diameter.

Over het algemeen kan grafiet in een cilinder opgerold worden om de oppervlakken van een koolstof nanobuis te vormen. De koolstof nanobuizen worden geclassificeerd als enkelwandige koolstof nanobuizen, dubbelwandige koolstof nanobuizen en meerwandige koolstof nanobuizen in navolging van het aantal opgerolde oppervlakken van de cilinder, en hebben verschillende eigenschappen gebaseerd op het aantal van dergelijke wanden. Bijvoorbeeld, enkelwandige of dubbelwandige koolstof nanobuizen kunnen uitstekende elektrische kenmerken hebben · en worden overeenkomstig wijd gebruikt in instrumenten zoals elektronische emitterende onderdelen, elementen van een elektronisch onderdeel, sensoren en dergelijke. Meerwandige koolstof nanobuizen kunnen een lagere elektrische geleidbaarheid hebben maar kunnen gebruikt worden in complexe materialen van hoge sterkte als gevolg van de uitstekende fysische eigenschappen ervan. De ontwikkeling van een vervaardigingsproces die koolstof nanobuizen van hoge zuiverheid in massa produceert bij een lagere kostprijs is belangrijk voor het succesvolle gebruik van deze koolstof nanobuizen in verschillende industriële gebieden.

Koolstof nanobuizen worden hoofdzakelijk gesynthetiseerd met de elektrische ontladingsmethode, laserverdamping, hoge druk dampdepositie, normale druk thermisch chemische dampdepositie en dergelijke. Elektrische ontladingsmethoden en laserverdamping kunnen gemakkelijk toegepast worden als gevolg van de eenvoudige principes ervan, maar zijn niet geschikt voor massaproductie en het product hiermee geproduceerd kan vele onzuiverheden bevatten. De thermisch chemische dampdepositie is momenteel de meest gebruikte methode om koolstof nanobuizen van hoge zuiverheid in massa te produceren bij lagere kosten.

Wanneer koolstof nanobuizen vervaardigd worden met behulp van de thermisch chemische dampdepositie, is de gebruikte katalysator ook belangrijk en is het over het algemeen een transitiemetaal zoals kobalt,, ijzer, nikkel en. dergelijke geholpen door een ondersteunde substantie. Werkwijzen voor het synthetiserenvan een katalysator voor het vervaardigen . van koolstof nanobuizen omvat coprecipitatiemethoden, impregnatie-methoden, verbrandingsmethoden, en verschillende andere methoden. De uiteindelijke katalysator kan gesynthetiseerd worden door hitte behandeling bij een hoge temperatuur van ongeveer 500° tot ongeveer 1200°C.

De elektrische geleidbaarheid vertoond door CNT's in een hoogpolymeer composiet wordt hoofdzakelijk beïnvloed door een gelijkmatige verdeling van CNT's in een hoogpolymeer matrix, evenals door de elektrische eigenschap van de CNT's. De CNT verdelingsgraad kàn beïnvloed worden door het groeitype van de CNT's. Over het algemeen wordt een bundel(vezel)type gemakkelijker verdeeld in een hoogpolymeer matrix en kan dientengevolge een hogere elektrische geleidbaarheid vertonen dan een watten-(klont)type. Echter de technologie die het CNT groeitype reguleert, is niet systematisch bestudeerd en is nog niet theoretisch onderbouwd.

Samenvatting van de uitvinding

De onderhavige uitvinders 'hebben een werkwijze ontwikkeld voor het reguleren of beheersen van het koolstof nanobuis groeitype door de samenstelling van een metaal- katalysator voor koolstof nanobuissynthese te veranderen, een metaal nanokatalysator met een nieuwe samenstelling, en een werkwijze voor het vervaardigen van de metaal nanokatalysator die tijd en kosten kan besparen vergeleken met andere wijzen van vervaardiging.

Een aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een metaal nanokatalysator met een nieuwe samenstelling.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een metaal nanokatalysator die koolstof nanobuis groeitype kan reguleren.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een metaal nanokatalysator die de koolstof nanobuis diameter kan reguleren.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator, welke werkwijze stabiel kan zijn.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een koolstof nanobuis van het bundel groeitype of watten groeitype.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het vervaardigen van koolstof nanobuizen die gebruikt kunnen worden om koolstof nanobuizen in massa te produceren en die tijd en kosten kunnen besparen.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een nieuwe werkwijze die het groeitype van koolstof nanobuizen kan reguleren.

Andere aspecten, eigenschappen en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende openbaarmaking en bijgevoegde conclusies.

Een aspect van de onderhavige' uitvinding verschaft een metaal nanokatalysator met een nieuwe samenstelling.

De metaal nanokatalysator kan een samenstelling hebben als volgt: (Ni, Co, Fe) x (Mo, Va)y(Al203, MgO, Si02)z waarin x, y en z zijn moleculaire verhoudingen en l<x<10, 0<y<5, en 2<z<15).

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator. De werkwijze voor het vervaardigen omvat het synthetiseren van een waterig derivaat van de metaalkatalysator dat bevat Co, Fe, Ni, of een combinatie ervan, geabsorbeerd aan het oppervlak van een ondersteunende substantie die bevat Al203, MgO, Si02 of een combinatie ervan.

In voorbeeld uitvoeringsvormen kan het waterige derivaat van de metaalkatalysator een metaalhydraat zijn. Het metaalhydraat kan bevatten ijzer(III)nitraathydraat, nikkelnitraathydraat, kobaltnitraathydraat of een combinatie ervan.

In voorbeeld uitvoeringsvormen kan de efficiëntie van de katalysator vermeerderd worden door de adsorptiestabiliteit van het metaaldeeltje op een oppervlak van de ondersteunende substantie te bevorderen door molybdeen (Mo), vanadium . (V) , of een combinatie ervan te gebruiken.

In voorbeeld uitvoeringsvormen kan de ondersteunende substantie gevormd worden uit een precursor dat bevat aluminiumnitraathydraat, magnesiumnitraathydraat, silicanitraathydraat of een combinatie ervan.

In één voorbeeld uitvoeringsvorm kan de werkwijze voor het vervaardigen omvatten een verbranding uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 300 tot· ongeveer 900°C, bijvoorbeeld ongeveer 500 tot ongeveer 600 °C.

In voorbeeld uitvoeringsvormen kan het waterige derivaat van de metaalkatalysator en de precursor van de ondersteunde substantie gebruikt worden in een waterige fase.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het reguleren of beheersen van het groeitype koolstof nanobuizen door de metaal nanokatalysator te gebruiken. In de werkwijze kan de molaire verhouding van het waterige derivaat van de metaalkatalysator (x) en de precursor van de ondersteunende substantie (z) gereguleerd worden om x:z = ongeveer 1 tot ongeveer 10 te zijn: ongeveer 2 tot ongeveer 15 in een proces voor het synthetiserenvan koolstof nanobuizen die omvat de stappen van: het vervaardigen van een metaal nanokatalysator door een waterig derivaat van de metaalkatalysator dat omvat Co, Fe, Ni of een combinatie ervan in de aanwezigheid van een precursor van de ondersteunende substantie te gebruiken; en het vervaardigen van de koolstof nanobuizen door koolstofgas aan te leveren in de aanwezigheid van de gesynthetiseerde metaal nanokatalysator. In een andere voorbeeld uitvoeringsvorm kan de molaire verhouding van het waterige derivaat van de metaalkatalysator (x) en de precursor van de ondersteunende substantie (z) zijn x:z = ongeveer 1 tot ongeveer 10: ongeveer 7,5 tot ongeveer 15.

In één voorbeeld uitvoeringsvorm kan de oppervlakte-stabiliteit van het metaaldeeltje van het waterige derivaat van de metaalkatalysator en van de precursor van de ondersteunende substantie vermeerderd worden door molybdeen (Mo), vanadium (V), of een combinatie ervan te gebruiken.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een koolstof nanobuis gesynthetiseerd met het vervaardigingsproces. De koolstof nanobuis kan bevatten een bundel groeitype of een watten groeitype.

Korte beschrijving van de tekeningen

Fign. 1-6 zijn scanning elektronen microscopische (SEM) beelden van koolstof 'nanobuizen (CNT's) vervaardigd in overeenstemming met respectievelijke Voorbeelden 1-6.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

De onderhavige uitvinding zal nu hierna meer volledig beschreven worden in de volgende gedetailleerde beschrijving van de uitvinding waarin sommige, maar niet alle uitvoeringsvormen van de uitvinding worden beschreven. Inderdaad, deze uitvinding kan in vele verschillende vormen tot uitvoering gebracht worden en behoort niet uitgelegd te worden als zijnde beperkt tot de uitvoeringsvormen hierin weergegeven; eerder worden deze uitvoeringsvormen verschaft zodat deze openbaarmaking zal voldoen aan de toepasbare wettelijke vereisten.

De metaal nanokatalysator van de onderhavige uitvinding heeft een nieuwe samenstelling als volgt: (Ni, Co, Fe) x (Mo, Va)y(Al203, MgO, Si02)z waarin x, y en z zijn moleculaire verhoudingen en KxdO, 0<y<5, en 2<z<15. In één voorbeeld uitvoeringsvorm l<x<7, 0<y<l,5, en 2<z<7,5. In een andere voorbeeld uitvoeringsvorm l<x<7, 0<y<l,5, en 7,5<z<15. In een andere voorbeeld uitvoeringsvorm l<x<3, 0<y<1,5, en 2<z<15.

Zoals hierin gebruikt, de formule van het preparaat (Ni, Co, Fe) x (Mo, Va)y(Al203, MgO, Si02)z zal worden begrepen te omvatten (Ni of Co of Fe of een combinatie ervan) χ (Mo of Va of een combinatie ervan) y (A1203 of MgO of ~Si02 of een combinatie ervan) z.

De metaal nanokatalysator kan van nut zijn voor de koolstof nanobuissynthese.

Wanneer de metaal nanokatalysator voor koolstof nanobuissynthese wordt gebruikt, kan als de waarde van z wordt vermeerderd vergeleken met de waarde van x, een bundeltype koolstof nanobuis gemakkelijk worden gesynthetiseerd, en als de waarde van z wordt verlaagd, kan een wattentype koolstof nanobuis gemakkelijk worden gesynthetiseerd.

In één voorbeeld uitvoeringsvorm, heeft de metaal nanokatalysator van de onderhavige uitvinding de structuur waarbij de metaaldeeltjes bevattende Co, Fe, Ni, of een combinatie ervan, gelijkmatig zijn verdeeld over. en geabsorbeerd aan het oppervlak van A1203, MgO, Si02, of een combinatie ervan, en als een ander voorbeeld aan het oppervlak van AI2O3.

De metaal nanokatalysator van het preparaat kan 'worden gesynthetiseerd door een waterig derivaat van de metaalkatalysator die bevat Co, Fe, Ni, of een combinatie ervan, te absorberen aan het oppervlak van een ondersteunende substantie die bevat ΆΙ2Ο3, MgO, SiC>2 of een combinatie ervan en door het thermisch te behandelen. In één voorbeeld uitvoeringsvorm kan de metaal nanokatalysator gesynthetiseerd worden door de stappen van: het vervaardigen van respectievelijk een waterige oplossing van een derivaat van de metaalkatalysator en een waterige oplossing van een precursor van de ondersteunende substantie, door respectievelijk een waterig derivaat van de metaalkatalysator bevattende Co, Fe, Ni, of een combinatie ervan en een 'precursor van de ondersteunende substantie in een afzonderlijke waterige oplossing op te lossen; het vervaardigen van een gemengde waterige oplossing door de afzonderlijke waterige oplossingen te mengen; en de gemengde waterige oplossing sterk te verhitten.

In voorbeeld uitvoeringsvormen kan het waterige derivaat van de metaalkatalysator bevatten een metaalhydraat. Voorbeelden van het metaalhydraat kunnen omvatten zonder beperking ijzer(III)nitraathydraat, nikkelnitraathydraat, kobaltnitraathydraat, ' en dergelijke combinaties ervan. Het waterige derivaat van de metaalkatalysator kan verder bevatten behalve het metaalnitraathydraat elk derivaat dat opgelost kan worden in water of een op alcohol gebaseerd oplosmiddel zoals methanol, ethanol, isopropanol, en dergelijke.

In voorbeeld uitvoeringsvormen kan de metaal nanokatalysator gesynthetiseerd worden in de aanwezigheid van een activator zoals, maar er niet toe beperkt, molybdeen (Mo), vanadium (V) of een combinatie ervan. Het molybdeen (Mo) of vanadium (V) kan zijn respectievelijk molybdeenhydraat of vanadiumhydraat. De activator kan toegepast worden in de vorm van een waterige oplossing. De activator kan ook werken als een stabilisator die kan helpen het derivaat van de metaalkatalysator te stabiliseren op het oppervlak van de ondersteunende substantie. Het gebruik van molybdeen (Mo) of vanadium (V) kan samenklonteren van de nanogrootte metaalkatalysator verhinderen gedurende het verhitten van het metaaldeeltje bij hoge temperaturen. Bovendien kan de CNT diameter verminderd worden, een hoge opbrengst kan tot stand gebracht worden en het groeitype van CNT kan een wattentype zijn indien molybdeen (Mo) of vanadium (V) wordt gebruikt met de katalysator in de koolstof nanobuissynthese.

Voorbeeld ondersteunende substanties kunnen omvatten zonder beperking magnesiumoxide, aluminumoxide, zeoliet, en dergelijke, en combinaties ervan.

In één voorbeeld uitvoeringsvorm kan een activator zoals citroenzuur toegevoegd worden om de synthetische reactie van de metaal nanokatalysator te vergemakkelijken. Het citroenzuur kan toegevoegd worden in een molaire verhouding van ongeveer 2 tot ongeveer 15. Andere voorbeelden van de activator omvatten maar zijn er niet toe beperkt: wijnsteenzuur, polyethyleenglycol, en dergelijke evenals citroenzuur, en combinaties ervan.

Het waterige derivaat van de metaalkatalysator en de precursor van de ondersteunende substantie kunnen vervaardigd worden door sterk te verhitten. Het sterke verhitten kan uitgevoerd worden onder omstandigheden om het oplosmiddel te verwijderen (om het droog worden van de oplossing te bereiken) en om tegelijkertijd calcinering van de metaaldeeltjes te bevorderen en om een grote hoeveelheid katalysator te synthetiseren in een korte tijd. De werkwijze kan ook de metaaldeeltjes gelijkmatig verdelen over en binden aan het oppervlak van een ondersteunende substantie. In voorbeeld uitvoeringsvormen wordt de gemengde oplossing van de metaal nanokatalysator die bevat het waterigederivaat van de metaal-katalysator en de precursor van de ondersteunende substantie, verhit in de lucht bij een temperatuur van ongeveer 300 tot 900°C, bijvoorbeeld bij ongeveer 450 tot 600°C voor ongeveer 15 minuten tot ongeveer 3 uur, bijvoorbeeld ongeveer 30 minuten tot ongeveer 1 uur,

De uiteindelijke metaal nanokatalysator kan vervaardigd worden door fijn te wrijven na calcinering als gevolg van de hittebehandeling. De vervaardigde metaal nanokatalysator kan zijn in poedervorm.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een koolstof nanobuis gesynthetiseerd door de metaal nanokatalysator te gebruiken. In één voorbeeld uitvoeringsvorm, kan de koolstof nanobuis gesynthetiseerd worden door koolstofgas aan te leveren en te laten reageren in de aanwezigheid van de metaal nanokatalysator. Bijvoorbeeld, het koolstofgas kan aangeleverd worden bij een temperatuur van ongeveer 600 tot ongeveer 950°C.

In voorbeeld uitvoeringsvormen kan de koolstof nanobuis gesynthetiseerd worden door normale druk thermisch chemische dampdepositie. Bijvoorbeeld, de metaal nanokatalysator gesynthetiseerd in poedervorm kan geplaatst worden op een keramische schaal en de koolstof nanobuis kan gesynthetiseerd worden door koolstofgas aan te leveren bij een temperatuur van ongeveer 600 tot ongeveer 950°C voor ongeveer 30 minuten tot ongeveer 1 uur door een gefixeerde bedreactor te gebruiken. In andere voorbeeld uitvoeringsvormen kan ongeveer 0,01 tot ongeveer 10 g metaal nanokatalysator gesynthetiseerd in poedervorm gelijkmatig aangebracht worden op een keramische schaal, en de keramische schaal kan gezet worden in de gefixeerde bedreactor. Daarna kan de reactor gesloten worden om afgezonderd te zijn van contact met de buitenwereld en verhit worden tot een reactietemperatuur van ongeveer 600 tot ongeveer 950°C met de toename van ongeveer 30°C/minuut. Gedurende het verhitten, kan een inert gas zoals stikstof, argon, en dergelijke, geïnjecteerd worden in een hoeveelheid van ongeveer 100 tot ongeveer 1000 sccm (standaard kubieke centimeter per minuut) , bijvoorbeeld ongeveer 200 tot ongeveer 500 sccm om de zuurstof te verwijderen die in de reactor achterblijft. Wanneer de temperatuur de reactietemperatuur bereikt, wordt de injectie van het inertgas gestopt - en wordt de synthese gestart door het koolstofgas te injecteren in een hoeveelheid van ongeveer 20 tot ongeveer 500 sccm, bijvoorbeeld ongeveer 50 tot ongeveer 200 sccm. De koolstof nanobuis kan gesynthetiseerd worden door het koolstofgas aan te voeren voor ongeveer 30 minuten tot ongeveer· 2 uur, bijvoorbeeld ongeveer 30 minuten tot ongeveer 1 uur synthesetijd.

Het koolstofgas kan zijn koolwaterstofgas zoals methaan, ethyleen, acetyleen, LPG, en dergelijke, en combinaties ervan.

De onderhavige uitvinding kan koolstof nanobuizen continu in massa produceren, die het groeitype ervan kan reguleren door de samenstelling van de metaalkatalysator in de nano-groötte metaalkatalysator aanwezig op een ondersteunende substantie te veranderen. Anders gezegd, het groeitype van de koolstof nanobuizen kan gereguleerd worden door de samenstelling van de elementen aanwezig in de katalysator te veranderen.

De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het reguleren van het groeitype van de koolstof nanobuizen door de metaal nanokatalysator te gebruiken. De werkwijze van regulatie heeft het kenmerk dat de molaire verhouding van het waterige derivaat van de metaalkatalysator (x) en de precursor van de ondersteunende substantie, (z) wordt gereguleerd om te zijn x : z = ongeveer 1 tot ongeveer 10 : ongeveer 2 tot ongeveer 15 in een proces van het synthetiseren van koolstof nanobuizen die omvat de stappen van: het vervaardigen van een metaal nanokatalysator door een derivaat van de metaal-katalysator die bevat Co, Fe, Ni, of een combinatie ervan, te gebruiken in de aanwezigheid van een precursor van de ondersteunende substantie; en het vervaardigen van de koolstof nanobuizen door koolstofgas aan te leveren in de aanwezigheid van de gesynthetiseerde metaal nanokatalysator.

In één voorbeeld uitvoeringsvorm is de molaire verhouding van ' het waterige derivaat van de metaalkatalysator (x) en de precursor van de ondersteunende substantie (z) x : z = ongeveer 1 tot ongeveer 10 : ongeveer 2 tot ongeveer 7,5. In een andere voorbeeld uitvoeringsvorm is de molaire verhouding van het waterige derivaat van de metaalkatalysator (x) en de precursor van de ondersteunende substantie (z) x : z = ongeveer 1 tot ongeveer 10 : ongeveer 7,5 tot ongeveer 15. De molaire verhouding (x) kan zijn in het bereik van ongeveer 1 tot ongeveer 7, ongeveer 1 tot ongeveer 5 of ongeveer 1 tot ongeveer 3.

In voorbeeld uitvoeringsvormen kunnen niet-beperkende voorbeelden van de ondersteunende substantie bevatten magnesium-oxide, aluminumoxide, zeoliet, en dergelijke en combinaties ervan, bijvoorbeeld aluminumoxide.

In één voorbeeld uitvoeringsvorm kan het waterige derivaat van de metaalkatalysator en de precursor van de ondersteunende substantie verhit"worden in de aanwezigheid van de molybdeen (Mo) activator, vanadium (V) activator, of een combinatie ervan.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding verschaft een koolstof nanobuis gesynthetiseerd door de werkwijze van de uitvinding. Het groeitype van de koolstof nanobuis kan zijn het bundeltype of wattentype.

De uitvinding kan beter begrepen worden met verwijzing naar de volgende voorbeelden die bedoeld zijn om de onderhavige uitvinding te illustreren, en niet beperken de omvang van de onderhavige uitvinding die wordt gedefinieerd in de bijgevoegde conclusies.

Voorbeelden

Voorbeeld 1

Een waterige oplossing van een derivaat van een metaalkatalysator wordt vervaardigd door op te lossen een 2,0 molaire verhouding van ijzer(III)nitraathydraat (Fe (NO3) 3·9H20)- en een 2,0 molaire verhouding van kobaltnitraathydraat (Co (N03) 2 * 6H20) in 20 ml water, en een waterige, oplossing van de precursor van de ondersteunende substantie wordt afzonderlijk vervaardigd door op te lossen een 7,5 molaire verhouding van aluminiumnitraathydraat (Al (N03) 3· 9H20) en een 7,5 molaire verhouding van citroenzuur (C6Hi0O8) . activator in 150 ml water. Dan wordt een katalytische composietoplossing vervaardigd door te mengen de waterige oplossing van het derivaat van de metaalkatalysator en de waterige oplossing van de precursor van de ondersteunende substantie, en een katalysator wordt gesynthetiseerd door de katalytische composietoplossing te verhitten bij- een temperatuur van ongeveer 550°C en atmosferische druk voor ongeveer 35 minuten. Ongeveer 0,03 g gesynthetiseerde katalysator wordt gebracht op een keramische schaal van een gefixeerde bedreactor, en een koolstof nanobuis kan worden gesynthetiseerd door aan te leveren 100/100 sccm C2H4/H2 bij een temperatuur van ongeveer 700°C voor ongeveer 1 uur. De gesynthetiseerde CNT vertoont het bundeltype en het scanning elektronen microscopische (SEM) beeld van de CNT wordt weergegeven in Fig 1.

Voorbeeld 2

Een waterige oplossing van een derivaat van een metaalkatalysator wordt vervaardigd door op te lossen een 2,0 molaire verhouding van ijzer(III)nitraathydraat (Fe (N03) 3· 9H20) en een 2,0 molaire verhouding van kobaltnitraathydraat’ (Co (N03) 2 * 6H20) in 20 ml water, en een 1,0 molaire verhouding van molybdeenhydraat ( (NH4) 6M07O24*4H2O) wordt afzonderlijk opgelost in 10 ml water. Een 15,0 molaire verhouding van aluminiumnitraathydraat (Al(NO3) 3· 9H20) wordt opgelost in 140 ml water om een waterige oplossing van de precursor van de ondersteunende substantie te maken. Een katalysator wordt vervaardigd op dezelfde manier als in Voorbeeld 1 behalve dat een katalytische composietoplossing wordt vervaardigd door de boven genoemde oplossingen goed te mengen. De gesynthetiseerde CNT vertoont zowel bundel- en wattentype en het scanning elektronen microscopische (SEM) beeld van de CNT wordt weergegeven in Fig 2.

Voorbeeld 3

Een waterige oplossing van een derivaat van een metaalkatalysator wordt vervaardigd door op te lossen een 2,0 molaire verhouding van ijzer(III)nitraathydraat (Fe (NO3) 3*9H20) en een 2,0 molaire verhouding van kobaltnitraathydraat (Co (N03) 2 · 6H20) in 20 ml water, en 1,0 molaire verhouding van molybdeenhydraat ( (NH4) 6Mo7024·4H20) wordt afzonderlijk opgelost in 10 ml water. Een 5,0 molaire verhouding van aluminiumnitraathydraat (Al(N03) 3· 9H20) wordt opgelost in 140 ml water om een waterige oplossing van de precursor van de ondersteunende substantie te maken. Een katalysator wordt vervaardigd op dezelfde manier als in Voorbeeld 1 behalve dat een katalytische compositieoplossing wordt vervaardigd door de bovengenoemde oplossingen goed te mengen. De gesynthetiseerde CNT vertoont het wattentype en het scanning elektronen microscopische (SEM) beeld van de CNT wordt weergegeven in Fig 3.

Voorbeeld 4

Een waterige oplossing van een derivaat van de metaalkatalysator wordt vervaardigd door op te lossen een 2,0 mo.laire verhouding van i j zer ( III ) nitraathydraat (Fe (NO3) 3«9H20) in 10 ml water, en een 0,1 molaire verhouding van molybdeenhydraat ( (NH4 ) 6Mo7024 * 4H20) wordt afzonderlijk opgelost in 5 ml water. Een waterige oplossing van de precursor van de ondersteunende substantie wordt vervaardigd door op te lossen een 2,5 molaire verhouding van aluminiumnitraathydraat (Al (NO3) 3· 9H20) in 70 ml water. Een katalysator wordt op dezelfde manier vervaardigd als in Voorbeeld 1 behalve dat een katalytische composietoplossing wordt vervaardigd door de bovengenoemde oplossingen goed te mengen. De gesynthetiseerde CNT vertoont zowel bundelen wattentype en het scanning elektronen microscopische (SEM) beeld van de CNT wordt weergegeven in Fig. 4.

Voorbeeld 5

Een waterige oplossing van een derivaat van de metaalkatalysator wordt vervaardigd door op te lossen een 2,0 molaire verhouding of ijzer(III)nitraathydraat (Fe (NO3) 3·9H20) in 10 ml water, en een 0,7 molaire, verhouding van molybdeenhydraat (NH4) 6Μο7024 * 4H20) wordt afzonderlijk opgelost in 7 ml water. Een waterige oplossing van de precursor van de ondersteunende substantie wordt vervaardigd door op te lossen een 2,5 molaire verhouding van aluminiumnitraathydraat (Al(NO3) 3·9H20) in 70 ml water. Een katalysator wordt op dezelfde manier vervaardigd als in Voorbeeld 1 behalve dat een katalytische composietoplossing wordt vervaardigd door de bovengenoemde oplossingen goed te mengen. Wanneer de morfologie van de gesynthetiseerde CNT wordt bekeken, wordt het klonttype getoond en het scanning elektronen microscopische (SEM) beeld van de CNT wordt weergegeven in Fig. 5.

Voorbeeld 6

Een waterige oplossing van een derivaat van de metaal- katalysator wordt vervaardigd door op te lossen een 2,0 molaire verhouding van ijzer(III)nitraathydraat (Fe (NO3) 3»9H20) en een 2,0 molaire verhouding van kobaltnitraathydraat (Co (NO3) 2* 6H2O) in 20 ml water, en een 1,0 molaire verhouding van molybdeen-hydraat ( (NH4) 6Μο7024·4Η20) wordt afzonderlijk opgelost in 10 ml water. Een 7,5 molaire verhouding van aluminiumnitraathydraat (Al(NO3) 3· 9H20) wordt opgelost in 100 ml water om een waterige oplossing van de precursor van de ondersteunende substantie te maken. Een katalysator wordt op dezelfde manier vervaardigd als in Voorbeeld 1 behalve dat een katalytische compositieoplossing wordt vervaardigd door de bovengenoemde oplossingen goed te mengen. De gesynthetiseerde CNT vertoont bundeltype en het scanning elektronen microscopische (SEM) beeld van de CNT wordt weergegeven in Fig. 6.

[Tabel 1]

Voorbeelden 1 2 3 4 5 6 "(A) ijzer””........ 2,0 2,0 2,0' 2,0 2,0 2,0

Composiet------- (molaire (B>kobalt__2-° 2-° 2,0 0 0 2,0

Verhouding) (C) molybdeen - 1,0 1,0 0,1 0,7 0.1 (D) aluminiumoxide 7,5 15,0 5,0 2,5 2,5 7,5 CNT groeitype bundel bundel watten bundel watten bundel en en watten watten

Zoals getoond in Tabel 1, verschilt het groeitype van CNT in overeenstemming met het gehalte of de hoeveelheid van elk bestanddeel van de metaalkatalysator. Bijvoorbeeld, wanneer het gehalte aan aluminiumoxide toeneemt, kan het CNT groeitype een bundeltype zijn, niet een wattentype. Indien het gehalte van de ondersteunende substantie echter in overmaat aanwezig is, kunnen de synthetische opbrengsten significant verslechteren. Bovendien wanneer het gehalte aan molybdeen toeneemt die kan helpen om de metaalkatalysatoren (Fe en Co) op het oppervlak van de ondersteunende substantie te stabiliseren, kan het CNT groeitype een wattentype zijn, niet een bundeltype. Toegenomen CNT diameter kan ook verhinderd worden door te verminderen of te voorkomen de aggregatie van de nano-grootte metaalkatalysatoren gedurende het verhittingsproces' bij een hoge temperatuur door het gehalte aan molybdeen te beheersen. Overeenkomstig kan de samenstelling van de metaal nanokatalysator en de ondersteunende substantie de diameter, de synthetische opbrengsten, en het groeitype van CNT beheersen.

Vele veranderingen en andere uitvoeringsvormen van de uitvinding zullen overwogen worden door de (deskundige in het veld waartoe deze uitvinding behoort, die het voordeel heeft van de lessen gepresenteerd in de voorafgaande beschrijvingen. Daarom moet het begrepen worden dat de uitvinding niet beperkt moet worden tot de specifieke beschreven uitvoeringsvormen en dat veranderingen en andere uitvoeringsvormen bedoeld zijn inbegrepen te zijn binnen de omvang van de bij gevoegde conclusies. Ofschoon specifieke termen hierin worden gebezigd, worden zij alleen gebruikt in een generische en beschrijvende zin en niet voor oogmerken van beperking, waarbij de omvang van de uitvinding is gedefinieerd in de conclusies.

Claims (19)

1. Een metaal nanokatalysator die een samenstelling heeft als volgt: (Ni, Co, Fe ) x (Mo, Va)y(Al203, MgO, Si02) , waarin x, y en z zijn molaire verhoudingen en l<x<10, 0<y<5, en 2<z<15.

2. De metaal nanokatalysator volgens conclusie 1, waarin de metaal nanokatalysator een structuur heeft die bevat Co, Fe, Ni of een combinatie ervan, geabsorbeerd aan een oppervlak van Α1203.

3. De metaal nanokatalysator volgens conclusie 1, waarin de metaal nanokatalysator synthetiseert koolstof nanobuizen.

4. Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator, die omvat het sterk verhitten van een waterig derivaat van de metaalkatalysator die bevat Co, Fe, Ni, of een combinatie ervan, in de aanwezigheid van een precursor van de ondersteunende substantie om een metaal nanokatalysator te verschaffen met een samenstelling als volgt: (Ni, Co, Fe) x (Mo, Va)y(Al203, MgO, Si02)z waarin x, y en z zijn molaire verhoudingen en l<x<10, 0<y<5, en 2<z<15.

5. Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator volgens conclusie 4, waarin genoemde waterige derivaat van de metaalkatalysator is een metaalhydraat.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator volgens conclusie 5, waarin genoemde metaal- hydraat is ijzer(III)nitraatHydraat, nikkelnitraathydraat, kobaltnitraathydraat, of een combinatie ervan.

7. Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator volgens conclusie 4, waarin de metaal nanokatalysator wordt verhit in de aanwezigheid van een molybdeen (Mo) activator, een vanadium (V) activator, of een combinatie ervan.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van een . metaal nanokatalysator volgens conclusie 4, waarin genoemde precursor van de ondersteunende substantie is een aluminiumnitraathydraat, een . magnesiumnitraathydraat, een silicanitraathydraat, of een combinatie ervan.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator volgens conclusie 4, waarin het verhitten wordt uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 300 tot ongeveer 900°C.

10. Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator volgens conclusie 4, waarin het genoemde derivaat van de metaalkatalysator en de precursor van de ondersteunende substantie zijn in een waterige fase.

11. Werkwijze voor het vervaardigen van een metaal nanokatalysator volgens conclusie 4, waarin de metaal nanokatalysator een structuur heeft die bevat Co, Fe, Ni, of een combinatie ervan, geabsorbeerd aan het oppervlak van een ondersteunende substantie gevormd uit de precursor van de ondersteunende substantie.

12. Een koolstof nanobuis vervaardigd door de metaal nanokatalysator van conclusie 1 te gebruiken.

13. Een koolstof nanobuis vervaardigd door de metaal nanokatalysator van conclusie 2 te gebruiken.

14. Werkwijze voor het beheersen van de groeitypes van koolstof nanobuizen door een metaal nanokatalysator te gebruiken in een proces van het synthetiseren van koolstof nanobuizen, die omvat de stappen van: het bereiden van een metaal nanokatalysator door te gebruiken een waterig derivaat van een metaalkatalysator (x) die bevat Co, Fe, Ni, of een combinatie ervan, in de aanwezigheid van een precursor van een ondersteunende substantie (z), waarin de molaire verhouding van het waterige derivaat van de metaalkatalysator (x) en de precursor van de ondersteunende substantie (z) wordt gereguleerd om te zijn x : z = ongeveer 1 tot ongeveer 10 : ongeveer 2 tot ongeveer 15; en het vervaardigen van een koolstof nanobuis door aan te voeren koolstofgas in de aanwezigheid van de gesynthetiseerde metaal nanokatalysator.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarin de molaire verhouding van het waterige derivaat van de metaalkatalysator (x) en de precursor van de ondersteunende substantie (z) 'wordt gereguleerd om te zijn x : z = ongeveer 1 tot ongeveer 10 : ongeveer 2 tot ongeveer 7,5.

16. Werkwijze volgens conclusie 14, waarin de molaire verhouding van het waterige derivaat van de metaalkatalysator (x) en de precursor van. de ondersteunende substantie (z) wordt gereguleerd om te zijn x : z = ongeveer 1 tot ongeveer 10 : ongeveer 7,5 tot ongeveer 15.

17. Werkwijze volgens conclusie 14, waarin het waterige derivaat van de metaalkatalysator en de precursor van de ondersteunende substantie worden verhit in de aanwezigheid van een molybdeen (Mo) activator, een vanadium (V) activator, of een combinatie ervan.

18. Werkwijze volgens conclusie 14, waarin de metaal nanokatalysator een samenstelling heeft als volgt : (Ni, Co, Fe ) x (Mo, Va)y(Al203, MgO, Si02)z waarin x, y en z zijn molaire verhoudingen en l<x<10, 0<y<5, en 2<z<15.

19. Een koolstof nanobuis die heeft een bundel groeitype of een watten groeitype, vervaardigd volgens de werkwijze van conclusie 14.