CN101869837B - CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和用做高氯酸铵催化剂 - Google Patents
CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和用做高氯酸铵催化剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101869837B CN101869837B CN2010101974309A CN201010197430A CN101869837B CN 101869837 B CN101869837 B CN 101869837B CN 2010101974309 A CN2010101974309 A CN 2010101974309A CN 201010197430 A CN201010197430 A CN 201010197430A CN 101869837 B CN101869837 B CN 101869837B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal
- carbon nano
- metal oxide
- compound
- concentration
- 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
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title abstract description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 title abstract 4
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- 239000004201 L-cysteine Substances 0.000 claims abstract description 17
- 235000013878 L-cysteine Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 87
- -1 carbon nano-tube compound Chemical class 0.000 claims description 37
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 36
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 26
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 21
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 20
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 15
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 7
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910003455 mixed metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002515 CoAl Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 27
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 abstract description 2
- 229910019114 CoAl2O4 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 abstract 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract 1
- GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-3,3-difluoroprop-1-ene Chemical compound FC(F)(Br)C=C GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 241000143437 Aciculosporium take Species 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011943 nanocatalyst Substances 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 235000019994 cava Nutrition 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和应用。该复合物的制备以L-半胱氨酸为桥联剂，采用共沉淀的方法制备CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物前体，再在N2气氛下焙烧500℃后复合物前体中的CoAl-层状双金属氢氧化物转化为CoO和CoAl2O4混合氧化物，从而得到CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物。L-半胱氨酸作为一种桥联分子能够增强前体中层状双金属氢氧化物纳米粒子与碳纳米管表面之间的相互作用，提高层状双金属氢氧化物纳米粒子在碳纳米管表面的分散性，从而进一步影响CoAl-金属氧化物在碳纳米管表面的分散状态。CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物具有很好的热催化性能，将其用做高氯酸铵催化剂，能够使高氯酸铵分解的低温放热峰消失，高温放热峰温度降低至271.3～299.1℃，分解速率提高至7.0～13.0mg/min。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂制备技术领域，特别是涉及CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法。该催化剂用于催化热分解高氯酸铵。
技术背景
推进剂的热分解特征主要是由氧化剂的热分解特性决定的。高氯酸铵作为一种重要的氧化剂，一般占推进剂总质量的65％～71％，因而高氯酸铵的热分解特性对固体推进剂的总体燃烧性能有重要的影响。研究表明，作为燃烧性能的纳米粒子催化剂，包括金属单质、金属氧化物、复合物等，它们能够降低高氯酸铵的热分解温度或提高分解速率，对高氯酸铵热分解有很好的催化作用。例如，Li等研究发现采用溶剂热法制备的ZnO能够使高氯酸铵的分解温度降低至300℃左右【Sun X，et al.Inorg Chem，2008，47，4146】。但是由于纳米颗粒的比表面积大、表面能高，极易发生团聚形成二次粒子，使粒径变大，影响其性能。因此制备分散性好的纳米催化剂是一项重要的研究。
碳纳米管(CNTs)具有类石墨结构的管壁、大的比表面、良好的导热性能和高的机械强度，被认为是一种良好的催化剂载体。把纳米催化剂负载在CNTs表面上制备CNTs基复合物，可以提高纳米粒子的分散性，同时由于CNTs的电子结构特征可促进催化反应过程中的电子转移，从而增加催化效果。Chen等【Chen J，et al.J Phys Chem B，2006，110，11775】利用还原氧化法将单质Pt组装在CNTs上，得到Pt/CNTs复合物。将此复合物用于甲醇的电催化氧化，与采用同样方法制备的单质Pt催化剂相比，该复合物不仅具有很高的抗中毒能力，而且还有很好的循环稳定性。Wang等【Wang H，et al.J Mater Chem，2010，DOI：10.1039/b924911g】采用共沉淀的方法将NiAl-层状双金属氢氧化物负载在CNTs表面，研究表明该复合物对葡萄糖有很好的电催化氧化性能。
层状双金属氢氧化物(LDHs)，是一类阴离子型层状无机功能材料，其结构通式为：[MII 1- xMIII x(OH)2]·[An- x/n]·mH2O，其中MII表示位于层板上的二价阳离子，MIII表示位于层板上的三价阳离子，An-表示层间可交换的电荷补偿离子。LDHs的层板化学组成和层间阴离子种类和数量具有可调控性。在LDHs晶体结构中存在着晶格能最低效应及晶格定位效应，金属离子在层板上以一定方式均匀分布，形成了特定的化学组成和结构。因此，以LDHs作为前驱体经过焙烧可以得到一系列组分可调、成分均匀、结构均匀的金属氧化物材料，这些氧化物是很好的催化剂、吸附剂【Coq B，et al.J Catal，2000，189，117】。但是作为一种纳米尺寸粒子，LDHs粒子之间容易团聚，而且经过高温焙烧会发生层板坍塌，产物纳米粒子会烧结聚集，因此由LDHs前体焙烧得到的混合金属氧化物通常存在比表面积小、粒子尺寸大、粒子分散性差的弊端。目前，以LDHs为前体，制备高分散、高活性的纳米催化剂激起广泛研究的兴趣。
发明内容
本发明目的是提供一种CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法，以及将其用于催化分解高氯酸铵。
本发明所提供的CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物是CoO和CoAl2O4混合金属氧化物均匀地组装在碳纳米管表面，其中金属氧化物的质量含量为36～64％。
CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物的制备方法如下：
A.用去离子水配制Co(NO3)2和Al(NO3)3的混合盐溶液，其中Co(NO3)2的浓度为0.15～0.80mol/L，Al(NO3)3的浓度为0.05～0.40mol/L，Co(NO3)2与Al(NO3)3的摩尔比为2∶1～4∶1；用去离子水配制NaOH和Na2CO3混合碱性溶液，其中NaOH的浓度为0.40～2.40mol/L，Na2CO3的浓度为0.10～0.80mol/L；另用去离子水配制浓度为0.40～2.40mol/L的NaOH补充液；
B.将经过酸处理的碳纳米管、L-半胱氨酸和上述混合碱性溶液加入到反应容器中，其中碳纳米管在溶液中的含量为15～30g/l，L-半胱氨酸与Co(NO3)2的质量比为0.5～2∶1；超声分散20～40min，取与混合碱性溶液等体积的上述混合盐溶液滴加到反应容器中，同时滴加NaOH补充溶液，调整溶液的pH＝9～11，直至混合盐溶液滴加完毕，再超声分散20～40min；于40～80℃晶化3～12小时，反应是在N2气氛下进行。
所述的碳纳米管是直径为40～100nm，长度为5～15μm碳纳米管。碳纳米管的酸处理步骤是：将碳纳米管加到65％的浓硝酸中，冷凝回流3～10h，冷却后抽滤，用去离子水洗涤至中性，再放入到40～80℃烘箱中干燥12～24h；
C.用去离子水洗涤滤饼至中性，在40～80℃烘箱中干燥12～24h，得到CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物；
D.取步骤C得到复合物前体置于管式气氛炉中，在N2气氛下以5～10℃/min的速率升温至500℃，保温3～5h，然后自然冷却至室温，得到CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物。该复合物中CoAl-金属氧化物均匀地组装在碳纳米管表面，其质量含量为36％～64％。
将CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物用于催化热分解高氯酸铵，能够使高氯酸铵的低温放热峰消失，高温放热峰温度降低至271.3～299.1℃，分解速率提高至7.0～13.0mg/min。其作为高氯酸铵催化剂占总质量的百分含量为2～10％。较佳的质量百分含量是4～6％。
在含上述催化剂的高氯酸铵中，碳纳米管不仅起到催化载体的作用，提高CoAl-金属氧化物的分散性，从而暴露出更多的催化活性中心，而且由于碳纳米管具有优良的导热性能，可促进反应过程的热量传递，这样有利于提高催化剂的催化性能。
图1是纯高氯酸铵热分解分为三个过程：第一个过程为高氯酸铵由斜方晶系向立方晶系的晶相转化。此过程属于吸热过程，吸热峰峰温为244.3℃；第二个过程称为低温分解，主要是发生高氯酸铵部分分解并生成中间产物。此过程属于放热过程，低温放热峰峰温为329.4℃；第三个过程称为高温分解过程，高氯酸铵完全分解为挥发性产物。此过程属于放热过程，高温放热峰峰温为443.7℃。AP自身热分解速率为0.6mg/min。
图2是将上述含催化剂的高氯酸铵装入到开口的坩埚，通入N2，然后在N2气氛下以5～15℃/min的速率升温到500℃。用热分析仪测定CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物的热催化分解高氯酸铵的性能。与图1没有加入任何催化剂时高氯酸铵自身热分解相对比，CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物能够使高氯酸铵的低温放热峰消失，高温放热峰温度降低至271.3～299.1℃，分解速率提高至7.0～13.0mg/min。
本发明具有如下的显著效果：(1)通过L-半胱氨酸界面桥联作用，能够将CoAl-层状双金属氢氧化物稳定、均匀地组装在碳纳米管表面；(2)经过焙烧以后，得到的CoAl-金属氧化物仍然保持在碳纳米管表面，这样可以提高CoAl-金属氧化物粒子的分散性，暴露更多的活性中心；(3)基于CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物中CoAl-金属氧化物优异的分散性及碳纳米管的性质，使得CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物对高氯酸铵热分解有很好的催化性能。
附图说明
图1.为纯高氯酸铵热分解曲线。
图2.为实施例1的高氯酸铵热分解曲线。
图3.为实施例2制备的CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物的XRD谱图。
图4.为实施例2制备的CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物的TEM谱图。
图5.为实施例2制备的CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物的XRD谱图。
图6.为实施例2制备的CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物的TEM谱图。
具体实施方式
实施例一
A.称取4.3655g的Co(NO3)2·6H2O和1.8756g的Al(NO3)3·9H2O溶于100ml去离子水配制Co(NO3)2和Al(NO3)3的混合盐溶液，其中Co(NO3)2的浓度为0.15mol/L，Al(NO3)3的浓度为0.05mol/L；称取1.600g的NaOH和1.0599g的Na2CO3溶于100ml去离子水配制NaOH和Na2CO3混合碱性溶液，其中NaOH的浓度为0.40mol/L，Na2CO3的浓度为0.10mol/L；另用去离子水配制浓度为0.40mol/L的NaOH补充；
B.将1.5000g经过酸处理的碳纳米管、0.9087g的L-半胱氨酸和上述100ml混合碱性溶液加入到反应容器中，其中碳纳米管在溶液中的浓度为15g/l，桥联剂L-半胱氨酸与Co(NO3)2物质的量比为0.5∶1，超声分散30min，取100ml上述混合盐溶液滴加到反应容器中，同时滴加NaOH补充溶液，调整溶液的pH＝10.5，直至混合盐溶液滴加完毕，再超声分散30min，将晶化温度控制为60℃，晶化时间为6h，整个反应都是在N2气氛下进行。用去离子水洗涤滤饼至中性，在60℃烘箱中干燥12h，得到CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物；
C.取步骤B得到复合物前体置于管式气氛炉中，在N2气氛下以5℃/min的速率从室温升温至500℃，保温3h，然后自然冷却至室温，得到CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物，该复合物中CoAl-金属氧化物的质量含量为40％。
将CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物和高氯酸铵按质量比例为5∶95的比例均匀混合，装入到开口的坩埚后通入N2，然后在N2气氛下以10℃/min的速率升温到500℃。用热分析仪测定CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物对高氯酸铵热分解的催化性能。结果如图2所示，CoAl-金属氧化物能够使高氯酸铵分解的低温分解放热峰消失，高温分解放热峰温度降低至275.2℃，分解速率提高至7.3mg/min。
实施例二
A.同实施例1配制同样浓度和体积的几种；
B.将1.5000g经过酸处理的碳纳米管、1.8174g的L-半胱氨酸和上述100ml混合碱性溶液加入到反应容器中，其中碳纳米管在溶液中的浓度为15g/l，桥联剂L-半胱氨酸与Co(NO3)2物质的量比为1.0∶1，超声分散30min，取100ml上述混合盐溶液滴加到反应容器中，同时滴加NaOH补充溶液，调整溶液的pH＝10.5，直至混合盐溶液滴加完毕，再超声分散30min，将晶化温度控制为60℃，晶化时间为6h，整个反应都是在N2气氛下进行。用去离子水洗涤滤饼至中性，在60℃烘箱中干燥12h，得到CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物；
图3的XRD谱图结果表明得到CoAl-层状双金属氢氧化物与碳纳米管的复合物。从图4的透射电镜看出层状双金属氢氧化物均匀的负载在碳纳米管上。
C.取步骤B得到复合物前体置于管式气氛炉中，在N2气氛下以5℃/min的速率从室温升温至500℃，保温3h，然后自然冷却至室温，得到CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物，该复合物中CoAl-金属氧化物的质量含量为36％。
图5的XRD谱图结果表明得到CoAl-金属氢化物与碳纳米管的复合物。从图6的透射电镜看出CoAl-金属氧化物均匀的组装在碳纳米管表面。
将CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物和高氯酸铵按质量比例为5∶95的比例均匀混合，装入到开口的坩埚后通入N2，然后在N2气氛下以10℃/min的速率升温到500℃。用热分析仪测定CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物对高氯酸铵热分解的催化性能。CoAl-金属氧化物能够使高氯酸铵分解的低温分解放热峰消失，高温分解放热峰温度降低至271.3℃，分解速率提高至13.0mg/min。
实施例三
A.称取11.6412g的Co(NO3)2·6H2O和7.5026g的Al(NO3)3·9H2O溶于100ml去离子水配制Co(NO3)2和Al(NO3)3的混合盐溶液，其中Co(NO3)2的浓度为0.40mol/L，Al(NO3)3的浓度为0.20mol/L；称取4.8000g的NaOH和4.2395g的Na2CO3溶于100ml去离子水配制NaOH和Na2CO3混合碱性溶液，其中NaOH的浓度为1.20mol/L，Na2CO3的浓度为0.40mol/L；另用去离子水配制浓度为1.20mol/L的NaOH补充；
B.将2.0000g经过酸处理的碳纳米管、4.8464g的L-半胱氨酸和上述100ml混合碱性溶液加入到反应容器中，其中碳纳米管在溶液中的浓度为20g/l，桥联剂L-半胱氨酸与Co(NO3)2物质的量比为1∶1，超声分散30min，取100ml上述混合盐溶液滴加到反应容器中，同时滴加NaOH补充溶液，调整溶液的pH＝9.5，直至混合盐溶液滴加完毕，再超声分散30min，将晶化温度控制为80℃，晶化时间为3h，整个反应都是在N2气氛下进行。用去离子水洗涤滤饼至中性，在80℃烘箱中干燥12h，得到CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物；
C.取步骤B得到复合物前体置于管式气氛炉中，在N2气氛下以10℃/min的速率从室温升温至500℃，保温4h，然后自然冷却至室温，得到CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物，该复合物中CoAl-金属氧化物的质量含量为62％。
将CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物和高氯酸铵按质量比例为2∶98的比例均匀混合，装入到开口的坩埚后通入N2，然后在N2气氛下以5℃/min的速率升温到500℃。用热分析仪测定CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物对高氯酸铵热分解的催化性能。CoAl-金属氧化物能够使高氯酸铵分解的低温分解放热峰消失，高温分解放热峰温度降低至299.1℃，分解速率提高至7.0mg/min。
实施例四
A.称取17.4618g的Co(NO3)2·6H2O和7.5026g的Al(NO3)3·9H2O溶于100ml去离子水配制Co(NO3)2和Al(NO3)3的混合盐溶液，其中Co(NO3)2的浓度为0.60mol/L，Al(NO3)3的浓度为0.20mol/L；称取6.4000g的NaOH和4.2395g的Na2CO3溶于100ml去离子水配制NaOH和Na2CO3混合碱性溶液，其中NaOH的浓度为1.60mol/L，Na2CO3的浓度为0.40mol/L；另用去离子水配制浓度为1.60mol/L的NaOH补充；
B.将2.0000g经过酸处理的碳纳米管、7.2696g的L-半胱氨酸和上述100ml混合碱性溶液加入到反应容器中，其中碳纳米管在溶液中的浓度为20g/l，桥联剂L-半胱氨酸与Co(NO3)2物质的量比为1∶1，超声分散40min，取100ml上述混合盐溶液滴加到反应容器中，同时滴加NaOH补充溶液，调整溶液的pH＝9.5，直至混合盐溶液滴加完毕，再超声分散40min，将晶化温度控制为80℃，晶化时间为3h，整个反应都是在N2气氛下进行。用去离子水洗涤滤饼至中性，在80℃烘箱中干燥24h，得到CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物；
C.取步骤B得到复合物前体置于管式气氛炉中，在N2气氛下以10℃/min的速率从室温升温至500℃，保温4h，然后自然冷却至室温，得到CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物，该复合物中CoAl-金属氧化物的质量含量为64％。
将CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物和高氯酸铵按质量比例为2∶98的比例均匀混合，装入到开口的坩埚后通入N2，然后在N2气氛下以5℃/min的速率升温到500℃。用热分析仪测定CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物对高氯酸铵热分解的催化性能。CoAl-金属氧化物能够使高氯酸铵分解的低温分解放热峰消失，高温分解放热峰温度降低至290.3℃，分解速率提高至8.9mg/min。
实施例五
A.称取17.4618g的Co(NO3)2·6H2O和5.6269g的Al(NO3)3·9H2O溶于100ml去离子水配制Co(NO3)2和Al(NO3)3的混合盐溶液，其中Co(NO3)2的浓度为0.60mol/L，Al(NO3)3的浓度为0.15mol/L；称取6.0000g的NaOH和3.1797g的Na2CO3溶于100ml去离子水配制NaOH和Na2CO3混合碱性溶液，其中NaOH的浓度为1.50mol/L，Na2CO3的浓度为0.30mol/L；另用去离子水配制浓度为1.50mol/L的NaOH补充；
B.将3.0000g经过酸处理的碳纳米管、14.5392g的L-半胱氨酸和上述100ml混合碱性溶液加入到反应容器中，其中碳纳米管在溶液中的浓度为30g/l，桥联剂L-半胱氨酸与Co(NO3)2物质的量比为2∶1，超声分散40min，取100ml上述混合盐溶液滴加到反应容器中，同时滴加NaOH补充溶液，调整溶液的pH＝11，直至混合盐溶液滴加完毕，再超声分散40min，将晶化温度控制为40℃，晶化时间为12h，整个反应都是在N2气氛下进行。用去离子水洗涤滤饼至中性，在40℃烘箱中干燥24h，得到CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物；
C.取步骤B得到复合物前体置于管式气氛炉中，在N2气氛下以5℃/min的速率从室温升温至500℃，保温5h，然后自然冷却至室温，得到CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物，该复合物中CoAl-金属氧化物的质量含量为58％。
将CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物和高氯酸铵按质量比例为10∶90的比例均匀混合，装入到开口的坩埚后通入N2，然后在N2气氛下以15℃/min的速率升温到500℃。用热分析仪测定CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物对高氯酸铵热分解的催化性能。CoAl-金属氧化物能够使高氯酸铵分解的低温分解放热峰消失，高温分解放热峰温度降低至285.6℃，分解速率提高至10.7mg/min。
Claims (2)
1.一种CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物的制备方法，具体步骤如下：
A.用去离子水配制Co(NO3)2和Al(NO3)3的混合盐溶液，其中Co(NO3)2的浓度为0.15～0.80mol/L，Al(NO3)3的浓度为0.05～0.40mol/L，Co(NO3)2与Al(NO3)3的摩尔比为2∶1～4∶1；用去离子水配制NaOH和Na2CO3混合碱性溶液，其中NaOH的浓度为0.40～2.40mol/L，Na2CO3的浓度为0.10～0.80mol/L；另用去离子水配制浓度为0.40～2.40mol/L的NaOH补充液；
B.将经过酸处理的碳纳米管、L-半胱氨酸和上述混合碱性溶液加入到反应容器中，其中碳纳米管在溶液中的含量为15～30g/l，L-半胱氨酸与Co(NO3)2的质量比为0.5～2∶1；超声分散20～40min，取与混合碱性溶液等体积的上述混合盐溶液滴加到反应容器中，同时滴加NaOH补充溶液，调整溶液的pH＝9～11，直至混合盐溶液滴加完毕，再超声分散20～40min；于40～80℃晶化3～12小时，反应是在N2气氛下进行；所述的碳纳米管是直径为40～100nm，长度为5～15μm的碳纳米管；
C.过滤，用去离子水洗涤滤饼至中性，在40～80℃烘箱中干燥12～24h，得到CoAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物前体；
D.取步骤C得到复合物前体置于管式气氛炉中，在N2气氛下以5～10℃/min的速率升温至500℃，保温3～5h，然后自然冷却至室温，得到CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物；该复合物中CoAl-金属氧化物均匀地组装在碳纳米管表面，其质量含量为36％～64％。
2.一种根据权利要求1所述的方法制备的CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物，是CoO和CoAl2O4混合金属氧化物均匀地组装在碳纳米管表面，其中金属氧化物的质量含量为36～64％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101974309A CN101869837B (zh) | 2010-06-04 | 2010-06-04 | CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和用做高氯酸铵催化剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010101974309A CN101869837B (zh) | 2010-06-04 | 2010-06-04 | CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和用做高氯酸铵催化剂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101869837A CN101869837A (zh) | 2010-10-27 |
| CN101869837B true CN101869837B (zh) | 2012-05-23 |
Family
ID=42995033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010101974309A Expired - Fee Related CN101869837B (zh) | 2010-06-04 | 2010-06-04 | CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和用做高氯酸铵催化剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101869837B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102068991B (zh) * | 2010-11-26 | 2012-07-04 | 北京化工大学 | 一种高分散负载型纳米金属Ni催化剂及其制备方法 |
| CN102515984B (zh) * | 2011-10-14 | 2013-12-25 | 华中科技大学 | 一种核壳型纳米复合材料及其制备方法 |
| CN105452156B (zh) * | 2013-08-01 | 2018-03-13 | Lg化学株式会社 | 制备碳载体‑金属纳米粒子复合物的方法以及由该方法制备的碳载体‑金属纳米粒子复合物 |
| CN106187650B (zh) * | 2016-07-25 | 2018-02-27 | 万载县建坤化工有限公司 | 烟花爆竹开爆药剂组合物 |
| CN107268021B (zh) * | 2017-06-26 | 2019-08-09 | 河南大学 | 一种NiCoAl-LDH修饰三氧化二铁复合光阳极材料及其制备方法和应用 |
| CN108745289B (zh) * | 2018-06-28 | 2019-12-27 | 山东大学 | Ldh和swcnt纳米复合材料的制备方法及应用 |
| CN108906050B (zh) * | 2018-08-17 | 2021-02-09 | 太原理工大学 | 一种碳纳米管掺杂铜铝复合金属氧化物脱硝催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110257859B (zh) * | 2019-06-28 | 2021-02-02 | 青岛科技大学 | 一种Co2P/Ni2P/Al2O3/NF多级结构复合电极及其制备方法 |
| CN111122672A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-05-08 | 常州大学 | 一种CuZnO/MWCNTS非酶咖啡酸传感器的制备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101066526A (zh) * | 2007-04-20 | 2007-11-07 | 北京化工大学 | 一种水滑石/碳纳米管异质结构材料及其制备方法 |
| CN101711971A (zh) * | 2009-10-23 | 2010-05-26 | 北京化工大学 | 含锌多元金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和应用 |
| CN101718738A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 北京化工大学 | NiAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物电极及其制备方法和应用 |
-
2010
- 2010-06-04 CN CN2010101974309A patent/CN101869837B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101066526A (zh) * | 2007-04-20 | 2007-11-07 | 北京化工大学 | 一种水滑石/碳纳米管异质结构材料及其制备方法 |
| CN101711971A (zh) * | 2009-10-23 | 2010-05-26 | 北京化工大学 | 含锌多元金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和应用 |
| CN101718738A (zh) * | 2009-11-06 | 2010-06-02 | 北京化工大学 | NiAl-层状双金属氢氧化物/碳纳米管复合物电极及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hui Wang et al..Hybrid ZnAl-LDH/CNTs Nanocomposites:Noncovalent Assembly and Enhanced Photodegradation Performance.《AIChE Journal》.2009,第56卷(第3期),第769-770页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101869837A (zh) | 2010-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101869837B (zh) | CoAl-金属氧化物/碳纳米管复合物及其制备方法和用做高氯酸铵催化剂 | |
| Wang et al. | Recent status and challenging perspective of high entropy oxides for chemical catalysis | |
| Ashok et al. | Study of ethanol dehydrogenation reaction mechanism for hydrogen production on combustion synthesized cobalt catalyst | |
| KR100724555B1 (ko) | 수소 제조용 금속 산화물 촉매 및 그의 제조 방법 | |
| CN101564690A (zh) | 一种类钙钛矿La2NiO4制备方法及应用 | |
| CN102068991B (zh) | 一种高分散负载型纳米金属Ni催化剂及其制备方法 | |
| CN108517537B (zh) | 一种氮掺杂碳负载双尺度过渡金属磷化物及其制备方法和应用 | |
| CN111036219B (zh) | 一种泡沫碳掺混zif-67热解衍生碳材料及其制备方法 | |
| CN109103462B (zh) | 一种燃料电池用钴-氮共掺杂碳气凝胶催化剂及其制备方法 | |
| CN109759070A (zh) | 用于乙酸自热重整制氢的钙钛矿型钛锶钴催化剂 | |
| CN106902833A (zh) | 用于二氧化碳加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法 | |
| CN101585558A (zh) | 固体氧化物燃料电池阴极纳米粉体的制备方法 | |
| Xu et al. | Promotional effects of Sm/Ce/La doping on soot oxidation over MnCo2O4 spinel catalysts | |
| CN102862959B (zh) | 一种高活性载氧体在化学链循环制氢中的应用和制备 | |
| CN112072094B (zh) | 一种微球结构钼掺杂磷化镍/碳负极材料及其制备方法 | |
| CN112473678A (zh) | 用于湿法熄焦蒸气混合重整甲烷的催化剂及其制备方法 | |
| CN107413340A (zh) | 一种甲烷水重整制氢用催化剂及其制备方法 | |
| Qiang et al. | Synthesis of La1-xSrxCoO3-δ and its REDOX performance in air | |
| CN102502767A (zh) | 溶胶凝胶-水热法制备铜酸镧（La2CuO4）粉体的方法 | |
| CN102862952B (zh) | 一种复合氧化物载氧体在化学链循环制氢中的应用和制备 | |
| CN114904511A (zh) | 一种基于SmMnO3钙钛矿的CO2热化学转化材料制备方法和应用 | |
| CN103373704B (zh) | 一种复合氧化物载氧体在化学链循环制氢中的应用和制备 | |
| CN102862954B (zh) | 钙钛矿结构复合氧化物在化学链循环制氢中的应用和制备 | |
| CN102862955B (zh) | 一种载氧体在化学链循环制氢中的应用和制备 | |
| Hu et al. | Hydrogen production from ethanol by steam reforming with recyclable NiCaO x/NaCl catalysts |
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: 20120523 Termination date: 20210604 |