CN114632521A - 基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由其制备的催化剂和碳纳米管 - Google Patents

基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由其制备的催化剂和碳纳米管 Download PDF

Info

Publication number
CN114632521A
CN114632521A CN202210383142.5A CN202210383142A CN114632521A CN 114632521 A CN114632521 A CN 114632521A CN 202210383142 A CN202210383142 A CN 202210383142A CN 114632521 A CN114632521 A CN 114632521A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vermiculite
catalyst
solution
nitrate
impregnation
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.)
Granted
Application number
CN202210383142.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114632521B (zh
Inventor
王建民
张韬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Guanyu New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Hubei Guanyu New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Guanyu New Material Technology Co ltd filed Critical Hubei Guanyu New Material Technology Co ltd
Priority to CN202210383142.5A priority Critical patent/CN114632521B/zh
Publication of CN114632521A publication Critical patent/CN114632521A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114632521B publication Critical patent/CN114632521B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88—Molybdenum
    • B01J23/887—Molybdenum containing in addition other metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/8872—Alkali or alkaline earth metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/16—Preparation
    • C01B32/162—Preparation characterised by catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties
    • C01B2202/36—Diameter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于蛭石的催化剂的制备方法，包括以下步骤：对蛭石进行预处理，得到预处理过的蛭石；将硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁、七钼酸铵、柠檬酸和去离子水混合，配制浸渍溶液；在铝片的存在下，用所述浸渍溶液对预处理过的蛭石进行浸渍；以及将浸渍后的蛭石煅烧，以得到基于蛭石的催化剂，其中，所述预处理包括：用硝酸对蛭石酸洗后，将酸洗过的蛭石离心甩干至含水量45％‑55％，得到半干蛭石作为预处理过的蛭石。本发明的制备方法可以制备适用于制备优质碳纳米管的催化剂。本发明还提供了通过该方法制备的基于蛭石的催化剂、制备碳纳米管的方法以及由其制备的碳纳米管。

Description

基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由 其制备的催化剂和碳纳米管
技术领域
本发明涉及碳纳米管制备领域，具体地涉及一种基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由其制备的催化剂和碳纳米管。
背景技术
碳纳米管作为一种新兴材料，已经越来越多地用于进行多方面的技术开发和实际应用。
基于蛭石的催化剂已经用于碳纳米管的制备。蛭石是一种具有离子交换能力的富含镁、铁和铝的层状硅酸盐矿物。通常，将蛭石浸渍在金属盐溶液中发生离子交换，随后焙烧，形成蛭石负载的催化剂。例如，CN103429342A公开了一种用于合成碳纳米管的催化组合物，包含活性催化剂和催化剂载体，活性催化剂包含处于任何氧化形式的铁和钴的混合物且催化剂载体包含片状蛭石。先利用高温使蛭石片状剥落，随后用钴盐和铁盐溶液浸渍片状蛭石，随后焙烧，即得到催化剂。制得催化剂后，使氮气、乙烯和氢气的混合物流过容纳有催化剂的反应器热区，以制备碳纳米管。
尽管已经可以使用基于蛭石的催化剂制备碳纳米管，但使用目前的这样的催化剂通常难以控制所得的碳纳米管的生长方向和长度。
对于用于碳纳米管制备的基于蛭石的催化剂，还存在着改进的需要。
发明内容
在一个方面，本发明提出了一种基于蛭石的催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
对蛭石进行预处理，得到预处理过的蛭石；
将硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁、七钼酸铵、柠檬酸和去离子水混合，配制浸渍溶液；
在铝片的存在下，用所述浸渍溶液对预处理过的蛭石进行浸渍；以及
将浸渍后的蛭石煅烧，以得到基于蛭石的催化剂，
其中，所述预处理包括：用硝酸对蛭石酸洗后，将酸洗过的蛭石离心甩干至含水量45％-55％，得到半干蛭石作为预处理过的蛭石。
优选地，所述离心甩干为以480-520rpm的速度甩干至没有水流出。
优选地，在浸渍前将所述预处理过的蛭石密封。
优选地，所述浸渍溶液通过以下方式制备：
将硝酸铁、硝酸铝和硝酸镁溶解在去离子水中，得到溶液A；
将七钼酸铵和柠檬酸溶解在去离子水中，得到溶液B；以及
将溶液A和溶液B混合得到浸渍溶液。
优选地，相对于浸渍溶液的总体积，硝酸铁的浓度在0.56-0.62mol/L的范围中，硝酸铝的浓度在0.088-0.098mol/L的范围中，硝酸镁的浓度在0.14-0.17mol/L mol/L的范围中，七钼酸铵的浓度在0.0033-0.0037mol/L mol/L的范围中，且柠檬酸的浓度范围在0.043-0.048mol/L的范围中。
优选地，在高压锅中在沸腾状态下进行所述浸渍。
优选地，在烧杯中在80-90℃的温度进行所述浸渍。
在另一个方面，本发明提供一种用于制备碳纳米管的基于蛭石的催化剂，其中，所述催化剂通过上述方法制成。
在另一个方面，本发明提供一种制备碳纳米管的方法，其中，所述方法包括：
使上述催化剂与丙烯、乙烷或乙炔接触，制备碳纳米管。
在另一个方面，本发明提供一种碳纳米管，其中，所述碳纳米管通过根据上述碳纳米管制备方法制备。
附图说明
图1是根据本发明的实施方案的催化剂制备的碳纳米管的电子显微照片
图2是根据本发明的实施方案的催化剂制备的碳纳米管的电子显微照片。
图3是根据本发明的实施方案的催化剂制备的碳纳米管的电子显微照片。
图4是根据本发明的实施方案的催化剂制备的碳纳米管的电子显微照片。
图5是根据本发明的实施方案的催化剂制备的碳纳米管的电子显微照片。
图6是根据本发明的实施方案的催化剂制备的碳纳米管的电子显微照片。
具体实施方式
本发明提供了一种基于蛭石的催化剂的制备方法，可以解决现有技术中碳纳米管杂乱无序生长状态，以及提高碳纳米管产品性能的问题。
本发明的制备方法包括以下步骤：
对蛭石进行预处理，得到预处理过的蛭石；
将硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁、七钼酸铵、柠檬酸和去离子水混合，配制浸渍溶液；
在铝片的存在下，用所述浸渍溶液对预处理过的蛭石进行浸渍；以及
将浸渍后的蛭石煅烧，以得到基于蛭石的催化剂，
其中，所述预处理包括：用硝酸对蛭石酸洗后，将酸洗过的蛭石离心甩干至含水量45％-55％，得到半干蛭石作为预处理过的蛭石。
本发明通过离子交换过程从蛭石制备催化剂。具体地，将蛭石浸渍在包含硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁和七钼酸铵的浸渍溶液中，以通过离子交换过程形成基于蛭石的催化剂。
本发明与通过金属盐溶液浸渍法制备基于蛭石的催化剂的常规方法的不同之一在于本发明对于要被浸渍的蛭石进行预处理，以获得酸洗过的半干蛭石。
酸洗步骤的作用是清洗蛭石以便更好的进行浸渍。本发明的发明人发现，酸洗步骤可以有利于提高获得的催化剂的性能。本发明中采用稀硝酸水溶液进行酸洗。优选的硝酸浓度范围在0.9-1.1mol/L，例如约1mol/L。示例性地，浓度为1mol/L的硝酸溶液体积(ml)与待酸洗的蛭石的重量(g)的配比范围在4∶1至8∶1，例如约5∶1。稀硝酸水溶液可以通过稀释商购的硝酸(例如浓度为25％的硝酸)制备。在本发明中，“约”可以是所指数值的±1％以内的范围。
在一个实施方案中，将称量好的蛭石放入配置好的硝酸溶液中搅拌并加热。例如，用钢桶放在电阻丝加热炉加热至约90℃并放入搅拌器搅拌1小时。也可以用恒温加热器加热并搅拌。设备可根据具体情况进行替换，无固定要求。
在酸洗步骤之后，对酸洗过的蛭石进行离心甩干。离心甩干在稀硝酸洗涤后直接进行。甩干程度为含水量在45％-55％，最优选为约50％。发明人出人意料地发现，与常规方法中将蛭石烘干或基本干燥后进行浸渍相比，在酸洗后不将蛭石完全烘干有利于提高所得的催化剂的性能，进而有利于制备具有基本一致的生长方向、可控且均一的长度和管径以及较好的性能的碳纳米管。不依赖于任何理论，若将蛭石烘干或基本烘干后放入浸渍溶液中，蛭石会吸附过多浸渍溶液，这可能导致后期制作催化剂时在蛭石表面附着有浓度过高的被蛭石吸附的浸渍溶液。这进而会影响催化效果，影响碳纳米管生长，例如积碳倍率可降低20％左右。蛭石含适量的水则不会吸附过多浸渍溶液，并且还对吸附的浸渍溶液有一定的稀释效果。当蛭石含水量过大时，则不利于催化活性物质向蛭石的结合。
优选地，当离心机的转速为480-520rpm时，特别是约500rpm时，将蛭石甩干至没有水流出的程度时，便恰可得到具有合适本发明所述含水量的半干蛭石。这提供了一种对蛭石含水量的快捷控制的方式，无需单独测量含水量。
优选地，可以将预处理过的蛭石即半干蛭石密封起来，以备浸渍时使用。密封可以保证预处理过的蛭石的含水量不减少。可以使用密封袋对蛭石进行密封。当然也可以使用其他密封容器。
另一方面，将硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁、七钼酸铵、柠檬酸和去离子水混合，配制浸渍溶液，以用于浸渍预处理过的蛭石。可以简单地将所需量的上述金属盐以任意顺序与去离子水混合。优选地，浸渍溶液通过以下方式制备：将硝酸铁、硝酸铝和硝酸镁溶解在去离子水中，得到溶液A；将七钼酸铵和柠檬酸溶解在去离子水中，得到溶液B；以及将溶液A和溶液B混合得到浸渍溶液。硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁、七钼酸铵和柠檬酸所提供的离子在最终的催化剂中分别以络合物、助催化剂等形式存在，起到活性物质的作用。不依赖于任何理论，发明人发现，分别制备溶液A、B后再进行混合的方式与直接将所有原料混合相比，优点在于离子交换率更高，交换时间缩短25％。
优选地，相对于浸渍溶液的总体积，硝酸铁的浓度范围在0.56-0.62mol/L，更优选为约0.59mol/L；硝酸铝的浓度范围在0.088-0.098mol/L，更优选为约0.093mol/L；硝酸镁的浓度范围在0.14-0.17mol/L，更优选为约0.15mol/L；七钼酸铵的浓度范围在0.0033-0.0037mol/L，更优选为0.0035mol/L；且柠檬酸的浓度范围在0.043-0.048mol/L，更优选为0.045mol/L。这样配制的浸渍溶液与预处理后的蛭石易于相互作用得到性能良好的催化剂。配制时，溶液A与溶液B之间的体积比可以为约3∶1至4∶1之间。
经过酸洗和适当甩干的预处理过的蛭石与浸渍溶液相互作用，进行离子交换过程，得到催化剂。浸渍在铝片的存在下进行。不依赖于任何理论，发明人发现，加入适量的铝片可以提高离子交换率50％以上。可以选用厚在0.8mm-3mm之间的铝片，因为其便于裁剪。优选地，所用铝片质量与初始蛭石质量之比为1∶30至1∶20之间，更优选为约1∶25。
浸渍可以在高于室温的温度的进行，以加快反应速度。可以选用合适的容器和加热方式。对于小量的催化剂制备来说，例如当要制备的催化剂在500g以下时，优选使用烧杯作为反应容器，并可以在例如80-90℃进行浸渍。优选地，浸渍时间在3小时以上。当制备的催化剂在500g以上时，优选使用可以提供高压的容器进行浸渍以加快浸渍过程。优选地，可以使用常规的家用钢制高压锅，其来源易得且廉价，但足以提供浸渍所需的压力环境。典型地，高压锅可在大气压的基础上增加60-100kPa的压力。在使用高压锅的情况下，优选使用电阻丝加热炉进行加热。电阻丝加热炉可以对高压锅提供稳定的加热。高压锅到达工作压力后通过放气阀排出蒸气。在开始排出蒸气后，保持高压锅加热1小时以上。随后，将高压锅泄压并取出其中的物料。
随后对从反应容器中取出的物料进行煅烧。煅烧可以以任何合适的方式进行。例如，可以将物料平铺放入托盘中并将托盘放入预热的马弗炉中煅烧。选择托盘大小使得其中的物料高度不超过5cm，以免过厚。发明人发现，物料过厚将不利于后续的煅烧。煅烧温度范围可以在580-620℃，优选在约600℃。煅烧时间范围可以在1至3小时，优选约1.5小时。煅烧后降温，即可得到基于蛭石的催化剂。
当待制备的催化剂的量更高或更小时，可以将原料用量等参数按比例放大或缩小。例如，当制备数千克催化剂时，可以定制放大版高压锅以及放大版电阻丝加热炉即可，这样更便于大生产提高生产效率。当要求的产量更大时，还可以用旋转蒸发仪代替高压锅。
本发明还提供了一种用于制备碳纳米管的基于蛭石的催化剂，通过本发明的方法制制成。这样的催化剂制得的碳纳米管可以具有基本一致的生长方向、可控且均一的长度和管径，以及较好的性能。
本发明还提供了一种制备碳纳米管的方法，其中，所述方法包括：使本发明的催化剂与丙烯、乙烷或乙炔接触，制备碳纳米管。本发明的催化剂适合于上述制备碳纳米管的方法，制得的碳纳米管可以具有基本一致的生长方向、可控且均一的长度和管径，以及较好的性能。本发明还提供根据上述碳纳米管制备方法制备的碳纳米管。
以下通过实施例对本发明进行进一步说明。
催化剂制备例1：
本实施例中使用家用钢制高压锅作为反应容器。可选用5L-7L的高压锅。
使用硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁、七钼酸铵、柠檬酸和去离子水配制浸渍溶液。具体配置方式为：取九水硝酸铁550g和九水硝酸铝80g，六水硝酸镁90g置于1800ml去离子水中搅拌至充分溶解，以获得溶液A。取四水七钼酸铵10g，柠檬酸20g置于500mL去离子水中搅拌至充分溶解，以获得溶液B。将溶液B倒入溶液A中，充分搅拌5分钟，得到浸渍溶液备用。
取原料蛭石(原料来源：石家庄聚能采矿)用硝酸进行酸洗。具体酸洗方式为：按每500g蛭石使用2.5L的1mol/L硝酸的硝酸溶液的量，将称量好的蛭石放入硝酸溶液中搅拌并加热1小时。搅拌可以在90℃以下的温度下进行。
将酸洗后的蛭石用离心机甩干至含水量约为50％，得到半干蛭石。离心机转速为480-520rpm时，当甩干至没有水流出时，含水量恰在约50％。
取950g半干蛭石放入高压锅内，随后将配制好的浸渍溶液加入高压锅内，最后向其中加入50g的铝片。盖好高压锅盖。
将容纳有反应物的高压锅置于电阻丝加热炉上进行加热。当有蒸汽喷出时开始计时，继续加热70分钟。
停止加热，进行泄压操作。泄压后打开高压锅盖，并将锅内物料全部转移到托盘中。选择托盘大小使得其中的物料高度不超过5cm。
将托盘放入预热至600℃的马弗炉中，在600℃煅烧1.5小时。
将托盘从马弗炉取出，收集其中物料为成品催化剂。
催化剂制备例2
与催化剂实施例1相同的方式制备催化剂，区别在于使用的半干蛭石的量为1100g。
催化剂制备例3
本实施例中使用容量为3L的烧杯作为反应容器。
以与催化剂实施例1相同的比例配制浸渍溶液备用。以与实施例1相同的方式对原料蛭石进行酸洗和离心。
取1800ml量的浸渍溶液、500g量的半干蛭石和20g量的铝片放入烧杯中。将烧杯至于烘箱中。将烘箱加温至85℃，保持3h时间。
将烧杯从烘箱取出，并将烧杯内物料转移到托盘中。后续步骤与催化剂实施例1相同。
催化剂比较例1
与催化剂实施例1相同的方式制备催化剂，区别在于在对蛭石酸洗后进行烘干步骤，使得蛭石中的水含量低于20％。
催化剂比较例2
与催化剂实施例1相同的方式制备催化剂，区别在于未加入铝片。
碳纳米管制备例：
采用以下步骤，分别使用催化剂实施例1、2、3和催化剂比较例1、2中制得的催化剂，制备碳纳米管：
1.将流化床通入氮气并升温至660-680℃；
2.放入1g催化剂；
3.以1L/min的流速通入丙烯，以1L/min的流速通入氮气，反应60min。
采用催化剂实施例1-3所得的碳纳米管为颜色均匀的黑色粉末，无受潮和结团现象，也无肉眼可见的颗粒及异物。产出碳纳米管13-18g，即积碳倍率13-18。对所得的碳纳米管进行性能表征，其管径为7-10nm，管长为10-30μm且均一性好，纯度不低于99.9％，非碳杂质含量不高于0.1％，含水量不高于1000ppm，作为杂质的Fe含量不高于80ppm，Co含量不高于15ppm，Ni含量不高于15ppm，比表面积为230-320m2/g。其中，管径与管长用隧穿电子显微镜TEM测量。碳纳米管纯度和非碳杂质含量通过高温煅烧法测量。具体地，取10g左右粉体至于坩埚，并在马弗炉中在900℃恒温保持3h，并测量煅烧残余物重量。含水量通过卡尔费休法测量。具体地，取0.2g左右的粉体置于西林瓶中，放入温度为230℃的卡氏炉进行测量。金属杂质通过电感耦合等离子体发射光谱测量。具体地，称取0.2g左右粉体，置于100ml烧杯中，加入25ml王水加热至180-200℃消解处理，将消解液进行过滤定容，随后用ICP-OES测量金属杂质。比表面积为BET比表面积，用氮气吸附法测量。
图1-6分别给出了用催化剂实施例1的催化剂制得的碳纳米管的电子显微图像。从图中可以看到，碳纳米管均一有序垂直生长。
具体地，图1中显示了碳纳米管垂直生长。图2中显示了碳纳米管有序生长。图3中显示了碳纳米管长度均一。图4中显示了碳纳米管缺陷少。图5中显示了碳纳米管管径均一。图6中显示了经分散的碳纳米管，可见碳纳米管管径较细，为7-10nm左右。
此外，催化剂实施例1-3的物理性能良好。其积碳倍率为13以上，堆密度为约0.12g/cm3，振实密度可达约15g/cm3，电导率优良，约为1.3-1.6×104S/m，电阻率约为7μΩ·m。
对用催化剂比较例1制得的碳纳米管也进行相应的表征。在电子显微图中，发现其中的碳纳米管杂乱无序生长状态。碳纳米管管长总体较短，仅为约5-20μm，且均一性差。碳纳米管的管径略高，可高至12nm。因此，与比较例相比，实施例的催化剂制得了均一有序垂直生长，管长较长且管径较小的碳纳米管。使用催化剂比较例2得到的催化剂未能制备足量的碳纳米管。因此，如果没有铝片，难以以相同条件生成足够有效的催化剂。
可见，本发明的制备方法可以制备适用于制备优质碳纳米管的催化剂。
本发明通过使用酸洗后的半干蛭石与硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁、七钼酸铵和柠檬酸进行离子交换制备基于蛭石的催化剂，得到用于碳纳米管制备的催化剂，进而制得的碳纳米管可以具有基本一致的生长方向、可控且均一的长度和管径，以及较好的性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于蛭石的催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
对蛭石进行预处理，得到预处理过的蛭石；
将硝酸铁、硝酸铝、硝酸镁、七钼酸铵、柠檬酸和去离子水混合，配制浸渍溶液；
在铝片的存在下，用所述浸渍溶液对预处理过的蛭石进行浸渍；以及
将浸渍后的蛭石煅烧，以得到基于蛭石的催化剂，
其中，所述预处理包括：用硝酸对蛭石酸洗后，将酸洗过的蛭石离心甩干至含水量45％-55％，得到半干蛭石作为预处理过的蛭石。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，
所述离心甩干为以480-520rpm的速度甩干至没有水流出。
3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，
在浸渍前将所述预处理过的蛭石密封。
4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，
所述浸渍溶液通过以下方式制备：
将硝酸铁、硝酸铝和硝酸镁溶解在去离子水中，得到溶液A；
将七钼酸铵和柠檬酸溶解在去离子水中，得到溶液B；以及
将溶液A和溶液B混合得到浸渍溶液。
5.根据权利要求4的制备方法，其特征在于，
相对于浸渍溶液的总体积，硝酸铁的浓度在0.56-0.62mol/L的范围中，硝酸铝的浓度在0.088-0.098mol/L的范围中，硝酸镁的浓度在0.14-0.17mol/L mol/L的范围中，七钼酸铵的浓度在0.0033-0.0037mol/L mol/L的范围中，且柠檬酸的浓度范围在0.043-0.048mol/L的范围中。
6.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，
在高压锅中在沸腾状态下进行所述浸渍。
7.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，
在烧杯中在80-90℃的温度进行所述浸渍。
8.一种用于制备碳纳米管的基于蛭石的催化剂，其特征在于，所述催化剂通过权利要求1-7中任一项所述的方法制成。
9.一种制备碳纳米管的方法，其特征在于，所述方法包括：
使权利要求8所述的催化剂与丙烯、乙烷或乙炔接触，制备碳纳米管。
10.一种碳纳米管，其特征在于，所述碳纳米管通过根据权利要求9所述的碳纳米管制备方法制备。
CN202210383142.5A 2022-04-08 2022-04-08 基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由其制备的催化剂和碳纳米管 Active CN114632521B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210383142.5A CN114632521B (zh) 2022-04-08 2022-04-08 基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由其制备的催化剂和碳纳米管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210383142.5A CN114632521B (zh) 2022-04-08 2022-04-08 基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由其制备的催化剂和碳纳米管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114632521A true CN114632521A (zh) 2022-06-17
CN114632521B CN114632521B (zh) 2023-09-08

Family

ID=81951601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210383142.5A Active CN114632521B (zh) 2022-04-08 2022-04-08 基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由其制备的催化剂和碳纳米管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114632521B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115039791A (zh) * 2022-07-13 2022-09-13 塔里木大学 一种蛭石抗菌功能材料及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101073934A (zh) * 2007-06-15 2007-11-21 清华大学 一种碳纳米管阵列/层状材料复合物及其制备方法
US20140054513A1 (en) * 2011-03-18 2014-02-27 Nanocyl S.A. Catalytic Composition for Synthesizing Carbon Nanotubes
CN105268471A (zh) * 2014-07-03 2016-01-27 中国石油化工股份有限公司 萘烷基化催化剂的制备方法
CN109336088A (zh) * 2018-12-19 2019-02-15 山东斯恩特纳米材料有限公司 一种制备垂直阵列碳纳米管的方法
CN109626357A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 新奥石墨烯技术有限公司 一种超细碳纳米管及其制备方法
CN111247094A (zh) * 2017-07-31 2020-06-05 江苏天奈科技股份有限公司 受控高度的碳纳米管阵列
CN111495381A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 新奥石墨烯技术有限公司 一种片状催化剂的制备方法、片状催化剂及其在制备超细碳纳米管中的应用
CN111530462A (zh) * 2020-04-20 2020-08-14 无锡东恒新能源科技有限公司 一种合成阵列型碳纳米管催化剂及其制备方法与应用
CN114029047A (zh) * 2021-12-22 2022-02-11 长沙晟天新材料有限公司 一种阵列碳纳米管负载催化剂的制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101073934A (zh) * 2007-06-15 2007-11-21 清华大学 一种碳纳米管阵列/层状材料复合物及其制备方法
US20140054513A1 (en) * 2011-03-18 2014-02-27 Nanocyl S.A. Catalytic Composition for Synthesizing Carbon Nanotubes
CN105268471A (zh) * 2014-07-03 2016-01-27 中国石油化工股份有限公司 萘烷基化催化剂的制备方法
CN111247094A (zh) * 2017-07-31 2020-06-05 江苏天奈科技股份有限公司 受控高度的碳纳米管阵列
CN109336088A (zh) * 2018-12-19 2019-02-15 山东斯恩特纳米材料有限公司 一种制备垂直阵列碳纳米管的方法
CN109626357A (zh) * 2019-01-31 2019-04-16 新奥石墨烯技术有限公司 一种超细碳纳米管及其制备方法
CN111495381A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 新奥石墨烯技术有限公司 一种片状催化剂的制备方法、片状催化剂及其在制备超细碳纳米管中的应用
CN111530462A (zh) * 2020-04-20 2020-08-14 无锡东恒新能源科技有限公司 一种合成阵列型碳纳米管催化剂及其制备方法与应用
CN114029047A (zh) * 2021-12-22 2022-02-11 长沙晟天新材料有限公司 一种阵列碳纳米管负载催化剂的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115039791A (zh) * 2022-07-13 2022-09-13 塔里木大学 一种蛭石抗菌功能材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114632521B (zh) 2023-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110813359B (zh) 一种以氮掺杂多孔碳材料为载体的钌基氨合成催化剂及其制备方法
CN108722469B (zh) 负载型高选择性核壳结构双金属催化剂及其制备方法和应用
El-Yazeed et al. Monometallic and bimetallic Cu–Ag MOF/MCM-41 composites: structural characterization and catalytic activity
CN105013527B (zh) 一种核壳结构Beta分子筛及其制备方法
CN111056545A (zh) 一种MOFs衍生的中空多孔碳微球的制备方法
CN109675597B (zh) 一种多孔碳化钴的制备方法
CN114632521B (zh) 基于蛭石的催化剂的制备方法和碳纳米管制备方法，以及由其制备的催化剂和碳纳米管
CN111924828B (zh) 阵列型碳纳米管及其制备方法
CN107413366A (zh) 一种苯酚加氢催化剂的制备方法
CN114029047A (zh) 一种阵列碳纳米管负载催化剂的制备方法
CN113996325A (zh) 一种氮掺杂石墨烯铜基双金属单原子催化剂及其制备方法和应用
CN113275002B (zh) 一种C/MoO2多孔光催化剂及其制备方法、应用
CN111437826B (zh) 一种负载型银催化剂及其制备方法和应用
KR20160026784A (ko) 봉형 산화 몰리브덴의 제조방법 및 산화 몰리브덴 복합체의 제조방법
CN112919443A (zh) 一种成型含氮介孔碳材料的制备方法
WO2024082362A1 (zh) 一种层状介孔氧化铝搭载的具有高一价态铜含量的铜氧化物催化剂、其制备方法和应用
CN114572966B (zh) 一种基于层状结构铁钴铝催化剂合成碳纳米管的方法
Huo et al. Preparation, characterization of NiB amorphous alloy nanoparticles and their catalytic performance in hydrogenation reactions
CN113070086A (zh) 一种氮掺杂碳负载碳化钼纳米复合材料及其制备方法和应用
CN109908930A (zh) 一种费托合成催化剂及其制备方法
CN114160142B (zh) 一种微波辅助过氧化氢改性海泡石族矿物负载Co单原子催化剂的制备方法
CN104437661B (zh) 一种用于渣油悬浮床加氢裂化的催化剂及其制备方法
CN111905741A (zh) 氧化铝负载的钴基费托合成催化剂及其制备方法
CN114471580B (zh) 一种负载型镍镓催化剂的合成及其应用方法
CN114735645B (zh) 一种载氧体及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant