CN101850968B - 一种利用植物纤维合成碳化钛纳米线的方法 - Google Patents
一种利用植物纤维合成碳化钛纳米线的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101850968B CN101850968B CN2010101092248A CN201010109224A CN101850968B CN 101850968 B CN101850968 B CN 101850968B CN 2010101092248 A CN2010101092248 A CN 2010101092248A CN 201010109224 A CN201010109224 A CN 201010109224A CN 101850968 B CN101850968 B CN 101850968B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- natural plant
- titanium
- plant fibre
- chlor
- titanium source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 35
- DPDMMXDBJGCCQC-UHFFFAOYSA-N [Na].[Cl] Chemical compound [Na].[Cl] DPDMMXDBJGCCQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- -1 metals ion Chemical class 0.000 claims description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229940089401 xylon Drugs 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims description 4
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims description 4
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims description 4
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 4
- 241001343274 Dichrostachys spicata Species 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 abstract 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical class [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052752 metalloid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002738 metalloids Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公开了一种利用天然植物纤维合成碳化钛纳米线的方法,该方法是以净化处理过的天然植物纤维为碳源及模板,以钛粉、二氧化钛或钛片中的一种或任意几种为钛源,以金属Fe、Co、Ni、Cu、或La为催化剂,以氯化钠为助熔剂,首先通过浸渍法使得氯化钠、钛源和金属催化剂对应的金属离子吸附在天然植物纤维表面,分离、干燥后即得吸附有钛源及氯化钠、金属离子的天然植物纤维,吸附有钛源、氯化钠及金属离子的天然植物纤维在化学惰性气体保护下于900~1600℃反应1~4小时,即得到所述的碳化钛纳米线。本发明充分利用了低成本的天然植物纤维同时作为模板及碳源,方法简单,成本低廉,易实现产业化。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种利用植物纤维合成碳化钛纳米线的方法。
(二)背景技术
碳化钛是具有金属光泽的铁灰色晶体,弱磁性。也具有类似金属的一些特性,高熔点(3450℃),高沸点(4300℃),硬度仅次于金刚石,有良好的导热和导电性,导电性随温度的升高而降低,在1.1K时表现出超导性。它的热硬度高,摩擦系数小,热分率低等特点使得TiC制成的刀具比用其它材料制成的具有更高的切削速度和更长的使用寿命。因为TiC的硬度很大,故是硬质合金的重要原料。另外,它的极高的硬度还可以做轴承、喷管等抗磨零部件。TiC的熔点高、蒸气压低、逸出功小,故可作高温辐射材料以及其他高温电真空器件。目前国内外有关碳化钛纳米线的合成技术非常有限而单一,而且成本较高。如Tomitsugu Taguchi等人(Tomitsugu Taguchi,* HiroyukiYamamoto,and Shin-ichi Shamoto。Synthesis and Characterization ofSingle-Phase TiC Nanotubes,TiC Nanowires,and Carbon NanotubesEquipped with TiC Nanoparticles.J.Phys.Chem,2007,111,18888-18891)公开了一种碳化钛纳米线的制备方法,是以碳纳米管为模板,通过加热碳纳米管与钛粉的混合物,获得了碳化钛纳米线,碳化钛纳米管,和装饰着碳化钛颗粒的碳纳米管。但是该制备方法以碳纳米管为原料,生产成本较高,不适于工业化生产。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种低成本、适于工业化生产的合成碳化钛纳米线的方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种利用天然植物纤维合成碳化钛纳米线的方法,是以净化处理过的天然植物纤维为碳源及模板,以钛粉、二氧化钛或钛片中的一种或任意几种的组合为钛源,以金属Fe、Co、Ni、Cu或La为催化剂,以氯化钠为助熔剂,控制净化处理过的天然植物纤维、钛源、氯化钠及金属催化剂的投料重量比为1∶1.5~12∶0.05~2∶0.5~1.5,首先通过浸渍法使得钛源、氯化钠和金属催化剂对应的金属离子吸附在天然植物纤维表面,分离、干燥后即得吸附有氯化钠、钛源及金属离子的天然植物纤维,吸附有钛源、氯化钠及金属离子的天然植物纤维在化学惰性气体保护下于900~1600℃反应1~4小时,即得到所述的碳化钛纳米线。
本发明所述天然植物纤维可选自阔叶木纤维、针叶木纤维、竹纤维、麻纤维或棉纤维。所述的天然植物纤维可采用常规方法进行净化处理,比如可通过如下方法进行净化处理:将天然植物纤维放入水、乙醇水溶液或丙酮等溶剂中进行超声波净化处理,处理时间推荐为0.5小时。
本发明优选所述净化处理过的天然植物纤维、钛源、氯化钠及金属催化剂的投料重量比为1∶5~10∶0.1~1.5∶0.8~1.2。
本发明在浸渍时,所述的金属催化剂以金属的可溶性硝酸盐或盐酸盐的形式加入反应体系。
所述的浸渍法具体如下:将金属的可溶性硝酸盐或盐酸盐、氯化钠以及钛源均匀分散于去离子水或乙醇中,搅拌0.5~1小时后加入净化处理过的天然植物纤维,浸泡1~5小时后将天然植物纤维与溶液分离,干燥后即得到吸附有钛源、氯化钠及金属离子的天然植物纤维。
本发明所述的化学惰性气体指在本发明反应条件下,不与反应体系发生作用的气体,故其不仅仅指通常意义上的惰性气体,本发明优选氩气或氮气。
本发明推荐所述的合成方法具体按照如下步骤进行:将氯化钠、金属的可溶性硝酸盐或盐酸盐以及钛源均匀分散于去离子水或乙醇中,搅拌0.5~1小时后加入净化处理过的天然植物纤维,浸泡1~5小时后将天然植物纤维与溶液分离,干燥后即得到吸附有氯化钠、钛源及金属离子的天然植物纤维,将其置于900~1600℃的固定床反应炉中,在化学惰性气体保护下反应1~4小时,即得到所述的碳化钛纳米线。
与现有技术相比,本发明充分利用了低成本的天然植物纤维同时作为模板及碳源,方法简单,成本低廉,易实现产业化。
(四)附图说明
图1是本发明所得到产品的扫描电子显微镜照片。
(五)具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明,但本发明的保护范围不限于此。
本发明实施例中使用的天然植物纤维采用如下方法进行净化处理:将天然植物纤维放入乙醇溶液(体积比乙醇∶水=1∶1)中进行超声波净化处理,处理时间为0.5小时。
实施例1
首先将0.319g六水硝酸镍及0.491g二氧化钛粉和0.08g氯化钠均匀分散于20ml去离子水中,搅拌30分钟,加入0.0657g净化处理过的棉纤维。浸泡1小时后将棉纤维与溶液分离,置于温度为80℃的烘箱中将其烘干。将烘干后的竹纤维置于温度为1300℃的高温固定床反应炉中,通入流量为300sccm的氩气作为保护气体,反应1小时后得到最终产物,为大量碳化钛纳米线(见图1)。
实施例2
首先将0.608g九水硝酸铁及0.177g钛粉和0.296g二氧化钛粉末和0.06g氯化钠均匀分散于15ml去离子水中,搅拌30分钟,后加入0.088g净化处理过的麻纤维。浸泡1小时后将棉纤维与溶液分离,置于温度为80℃的烘箱中将其烘干。将烘干后的棉纤维置于温度为1350℃的高温固定床反应炉中,通入流量为300sccm的氩气作为保护气体,反应2小时后得到最终产物,产物形貌类似图1。
实施例3
首先将0.461g六水硝酸镍、0.355g二氧化钛粉末和0.213g钛粉以及0.09g氯化钠均匀分散于20ml去离子水中,搅拌45分钟,后加入0.095g净化处理过的阔叶木木纤维。浸泡1小时后将阔叶木木纤维与溶液分离,置于温度为80℃的烘箱中将其烘干。将烘干后的阔叶木木纤维置于温度为1300℃的高温固定床反应炉中,通入流量为300sccm的氩气作为保护气体,反应1.5小时后得到最终产物,产物形貌类似图1。
实施例4
首先将2.782g六水硝酸镍及2.142g二氧化钛粉末和1.285钛粉末和0.1g氯化钠均匀分散于60ml无水乙醇中,搅拌45分钟,后加入0.574g净化处理过的针叶木木纤维。浸泡1小时后将针叶木木纤维与溶液分离,置于温度为80℃的烘箱中将其烘干。将烘干后的竹纤维置于温度为1300℃的高温固定床反应炉中,通入流量为500sccm的氮气作为保护气体,反应2小时后得到最终产物,产物形貌类似图1。
Claims (5)
1.一种利用天然植物纤维合成碳化钛纳米线的方法,是以净化处理过的天然植物纤维为碳源及模板,以钛粉、二氧化钛或钛片中的一种或任意几种的组合为钛源,以金属Fe、Co、Ni、Cu、或La为催化剂,金属催化剂以金属的可溶性硝酸盐或盐酸盐的形式加入反应体系,以氯化钠为助熔剂,控制净化处理过的天然植物纤维、钛源、氯化钠及金属催化剂的投料重量比为1∶1.5~12∶0.05~2∶0.5~1.5,首先通过浸渍法使得钛源、氯化钠和金属催化剂对应的金属离子吸附在天然植物纤维表面,分离、干燥后即得吸附有钛源及金属离子的天然植物纤维,吸附有钛源及金属离子的天然植物纤维在化学惰性气体保护下于900~1600℃反应1~4小时,即得到所述的碳化钛纳米线;所述天然植物纤维通过如下方法进行净化处理:将天然植物纤维放入水、乙醇水溶液或丙酮中进行超声波净化处理;所述的浸渍法具体如下:将氯化钠、金属的可溶性硝酸盐或盐酸盐以及钛源均匀分散于去离子水或乙醇中,搅拌0.5~1小时后加入净化处理过的天然植物纤维,浸泡1~5小时后将天然植物纤维与溶液分离,干燥后即得到吸附有钛源及金属离子的天然植物纤维。
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于所述天然植物纤维为阔叶木木纤维、针叶木木纤维、竹纤维、麻纤维或棉纤维。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法,其特征在于所述的化学惰性气体为氩气或氮气。
4.根据权利要求1或2所述的合成方法,其特征在于所述净化处理过的天然植物纤维、钛源、氯化钠及金属催化剂的投料重量比为1∶5~10∶0.1~1.5∶0.8~1.2。
5.根据权利要求1或2所述的合成方法,其特征在于所述的合成方法具体按照如下步骤进行:将氯化钠、金属的可溶性硝酸盐或盐酸盐以及钛源均匀分散于去离子水或乙醇中,搅拌0.5~1小时后加入净化处理过的天然植物纤维,浸泡1~5小时后将天然植物纤维与溶液分离,干燥后即得到吸附有钛源、氯化钠及金属离子的天然植物纤维,将其置于900~1600℃的固定床反应炉中,在化学惰性气体保护下反应1~4小时,即得到所述的碳化钛纳米线。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010101092248A CN101850968B (zh) | 2010-02-11 | 2010-02-11 | 一种利用植物纤维合成碳化钛纳米线的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2010101092248A CN101850968B (zh) | 2010-02-11 | 2010-02-11 | 一种利用植物纤维合成碳化钛纳米线的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101850968A CN101850968A (zh) | 2010-10-06 |
CN101850968B true CN101850968B (zh) | 2012-05-30 |
Family
ID=42802685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2010101092248A Expired - Fee Related CN101850968B (zh) | 2010-02-11 | 2010-02-11 | 一种利用植物纤维合成碳化钛纳米线的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101850968B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109732096B (zh) * | 2019-02-01 | 2022-01-28 | 东南大学 | 一种金属纳米颗粒的制备方法 |
CN115135606A (zh) * | 2020-02-27 | 2022-09-30 | 东南大学 | 一种制备四方相钛酸钡纳米颗粒的方法 |
CN113072069A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-07-06 | 南昌航空大学 | 基于废旧纤维纺织品的碳化物及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1054167C (zh) * | 1997-04-18 | 2000-07-05 | 中山大学 | 天然纤维基活性碳纤维的制备方法 |
CN1323949C (zh) * | 2004-09-27 | 2007-07-04 | 南京大学 | 碳化钛或氮化钛一维纳米结构材料制备方法 |
-
2010
- 2010-02-11 CN CN2010101092248A patent/CN101850968B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101850968A (zh) | 2010-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108568313B (zh) | 一种催化剂及一氧化碳加氢直接转化制低碳烯烃的方法 | |
TWI494160B (zh) | 用於氨氣催化之銅基觸媒 | |
WO2015085623A1 (zh) | 用于氨合成及氨分解的催化剂 | |
CN108187712B (zh) | 一种非金属氮化硼催化剂及制备和应用与再生方法 | |
Liu et al. | Promotional effect of Mn-doping on the catalytic performance of NiO sheets for the selective oxidation of styrene | |
CN109126845B (zh) | 负载型过渡金属碳化物催化剂及其一步法合成方法 | |
Xie et al. | Catalytic combustion of volatile aromatic compounds over CuO-CeO 2 catalyst | |
CN101850968B (zh) | 一种利用植物纤维合成碳化钛纳米线的方法 | |
CN108275663A (zh) | 一种熔融体气泡模板法制备均匀孔介孔氮化硼的方法 | |
Niu et al. | Imidazolate-mediated synthesis of hierarchical flower-like Co3O4 for the oxidation of toluene | |
CN102275922B (zh) | 从农业废弃物制备SiC/氮化铁纳米复合材料及其方法 | |
CN106732539B (zh) | 用于催化燃烧甲苯的复合型非贵金属氧化物催化剂及其制备方法和应用 | |
Liu et al. | MnO x–CeO 2 Derived from Mn–Ce-MOFs with Highly Efficient Removal of Formaldehyde | |
WO2008047321B1 (en) | Hydrogen production method by direct decomposition of natural gas and lpg | |
CN108654641B (zh) | 一种二氧化碳甲烷重整催化剂及其制备方法 | |
CN101850969B (zh) | 一种利用植物纤维合成碳化硼纳米线的方法 | |
Chen et al. | A simple method for growing hexaaluminate on the surface of FeCrAl alloy | |
CN104001512B (zh) | 一种用于制备氯乙烯的非汞催化剂及其制备方法和应用 | |
CN110947396A (zh) | 球状氧化锰包覆氧化铁核壳结构复合物及制备方法和应用 | |
Dien et al. | Facile synthesis of Co3O4@ SiO2/carbon nanocomposite catalysts from rice husk for low-temperature CO Oxidation | |
CN107827096A (zh) | 一种自催化裂解制备内嵌双金属与三金属碳洋葱的方法 | |
WO2014073995A1 (en) | Supported oxide catalyst for low-temperature combustion of methane emitted from low-calorific sources and the process for preparation thereof | |
CN101891183B (zh) | 一种以生物产品为催化剂前驱体制备纳米碳管的方法 | |
CN109289770B (zh) | 钇改性甲硫醇吸附材料的制备方法 | |
CN104528666A (zh) | 一种纳米氮化铁的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120530 |