CN117285034A - 一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法 - Google Patents
一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117285034A CN117285034A CN202311429992.5A CN202311429992A CN117285034A CN 117285034 A CN117285034 A CN 117285034A CN 202311429992 A CN202311429992 A CN 202311429992A CN 117285034 A CN117285034 A CN 117285034A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iron
- walled carbon
- based metal
- organic framework
- framework material
- 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.)
- Pending
Links
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000013082 iron-based metal-organic framework Substances 0.000 title claims abstract description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims abstract description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 claims description 7
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims description 3
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- -1 iron ions Chemical class 0.000 claims description 3
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 19
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 abstract description 8
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 11
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 5
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XTUNVEMVWFXFGV-UHFFFAOYSA-N [C].CCO Chemical compound [C].CCO XTUNVEMVWFXFGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000035425 carbon utilization Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010960 commercial process Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- 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
- C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
- C01B2202/02—Single-walled nanotubes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法，涉及材料制造生产技术领域。本发明方法包括以下步骤：将铁盐、2‑甲基咪唑和溶剂混合后进行反应，得到铁基金属有机骨架材料；将铁基金属有机骨架材料、硫源和碳源在载气条件下进行反应，得到单壁碳纳米管。本发明以铁基金属有机骨架材料作为催化剂，噻吩作为助催化剂，并以乙醇作为碳源，利用氢气和氩气作为载气，通过浮动催化法在高温条件下成功合成了单壁碳纳米管。通过本发明的方法制备的单壁碳纳米管具有高度的石墨化程度。通过拉曼测试发现，单壁碳纳米管具有较高的G/D值。
Description
技术领域
本发明涉及材料制造生产技术领域，特别是涉及一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法。
背景技术
碳纳米管是一种由碳原子形成的纳米尺度管状结构的材料，具有独特的性能，在复合材料、电子学、能源存储、生物医学、环境治理和传导热量等领域具有巨大的应用潜力，为解决相关领域的问题提供了新的可能性。目前制备单壁碳纳米管制备工艺包括激光法、石墨法和浮动催化法。激光法和石墨法制备的单壁碳纳米管具有高纯度，但需要使用高能量使石墨蒸发分解，限制了工艺参数的可控性，造成在量产过程中困难较大。相比之下，浮动催化技术能够通过碳源和催化剂升华进入反应区域，并通过气流引导碳源与催化剂反应，从而实现单壁碳纳米管的生长。采用浮动催化法合成单壁碳纳米管的常用催化剂包括铁、钴、镍及其化合物。在这些催化剂中，铁基材料具有价格低廉、广泛应用以及在后处理纯化过程中易于去除的特点，因此被认为是合成单壁碳纳米管有效的催化剂载体。铁作为催化剂载体在浮动催化法中能够有效地促进单壁碳纳米管的生长。它可以与碳源反应，在适当的温度和气氛条件下，催化碳源分子重新排列和形成单壁碳纳米管结构。由于铁的广泛应用和较低的成本，这使得铁成为一种经济实惠且在工业化生产中更具可行性的催化剂选择。在后处理纯化过程中，铁基催化剂相对容易去除。通过采用酸洗、氧化或其他分离技术，可以有效地去除催化剂残留物和杂质，从而得到较为纯净的单壁碳纳米管产品。因此，铁基材料作为浮动催化法合成单壁碳纳米管的催化剂载体，具有成本较低、广泛应用以及易于后处理纯化的优势，因此在实际合成中被广泛使用。
铁基金属有机骨架材料是一类由为铁离子和有机配体组成的晶态材料。它们具有金属离子和有机分子之间的均匀配位结构，形成三维的孔道结构。铁基金属有机骨架材料可以充当催化剂，在催化反应中发挥重要作用。其金属离子和有机配体之间的配位结构提供了活性位点，可以催化各种化学反应，如氧化反应、氢化反应和有机合成等。目前单壁碳纳米管制备方法上存在瓶颈。铁基金属有机骨架材料价格低廉，合成方法简单，在制备单壁碳纳米管材料得过程中可能呈现出广泛的应用前景。鉴于此，本发明开发了一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法，以解决催化剂单一的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法，包括以下步骤：
1)将铁盐、2-甲基咪唑和溶剂混合后进行反应，得到铁基金属有机骨架材料；
2)将铁基金属有机骨架材料、硫源和碳源混合，将混合溶液在载气条件下进行反应，得到单壁碳纳米管。
作为本发明的进一步优选，所述铁盐为氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的一种或几种。
作为本发明的进一步优选，所述硫源为噻吩；所述溶剂为无水乙醇。
作为本发明的进一步优选，所述铁盐和2-甲基咪唑的摩尔比为5:2-4:1，更优选为5:2。
作为本发明的进一步优选，所述混合得到的混合溶液中，铁盐的浓度为1g/100mL。
作为本发明的进一步优选，步骤1)中，所述反应的温度为60-100℃，更优选为60℃，所述反应的时间为16-24h，更优选为16h。
作为本发明的进一步优选，所述碳源为无水乙醇；所述碳源、硫源与铁基金属有机骨架材料中铁离子的摩尔比为(0.80-0.90):(0.0020-0.0030):(0.4-0.6)，更优选为(0.85-0.86):(0.0025-0.0026):0.5。
作为本发明的进一步优选，所述混合溶液的通入速率为100-600μL/min；步骤2)中，所述反应的温度为750℃，所述反应的时间为10h。
作为本发明的进一步优选，所述载气为氢气和氩气的混合气氛，所述载气的流量为0～1800mL/h；所述氢气和氩气的体积比为0.8:1，所述氢气的流量为0～800mL/h，所述氩气的流量为0～1000mL/h。
作为本发明的进一步优选，步骤2)所述反应后还包括除杂的步骤，所述除杂包括以下步骤：将单壁碳纳米管进行煅烧、酸化和二次酸化。更优选的，所述煅烧的温度为600℃，煅烧的时间为2-3h，煅烧在空气气氛下进行，所述酸化的试剂为浓硝酸、浓盐酸和王水中的一种，酸化中，试剂的浓度为3-6mol/L，所述酸化的条件为：温度为100℃，时间为12h。
本发明将单壁碳纳米管在空气中氧化煅烧以去除表面无定形碳，对产物进行酸洗、二次酸化处理，以去除粗产品中的铁金属杂质。
本发明还提供了上述以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法制备得到的单壁碳纳米管。
本发明公开了以下技术效果：
本发明中的铁基金属有机骨架材料是以无机金属离子和有机配体2-甲基咪唑有序配位所形成的复合材料，其中，铁基金属有机骨架材料中的无机金属离子是生长单壁碳纳米管的有效催化剂，铁基金属有机骨架材料中的有机配体可以为单壁碳纳米管的合成提供碳源。相比于茂环较多的二茂铁，铁基金属骨架相对分子质量较小，含碳量较低。在浮动催化法制备单壁碳纳米管的过程中，乙醇在整个体系中充当主要的碳源，利用相对分子质量较小的铁基金属有机骨架可以实现催化剂与乙醇碳源比例的减小，从而实现碳利用率的显著提升，并且有利于节约成本。
本发明以铁基金属有机骨架材料作为催化剂，噻吩作为助催化剂，并以乙醇作为碳源，利用氢气和氩气作为载气，通过浮动催化法在高温条件下成功合成了单壁碳纳米管。通过本发明的方法制备的单壁碳纳米管具有高度的石墨化程度。通过拉曼测试发现，单壁碳纳米管具有较高的G/D值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的单壁碳纳米管的SEM图；
图2为实施例1制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图；
图3为实施例2制备的单壁碳纳米管的SEM图；
图4为实施例2制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图；
图5为实施例3制备的单壁碳纳米管的SEM图；
图6为实施例3制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图；
图7为实施例4制备的单壁碳纳米管的SEM图；
图8为实施例4制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图；
图9为对比例1制备的单壁碳纳米管的SEM图；
图10为对比例1制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
下面结合实施例对本发明技术方案进行进一步详细的说明。
实施例1
1)将0.5mol氯化铁、0.2mol 2-甲基咪唑加入到50ml无水乙醇中，在60℃下反应16h，研磨成粉末，得到铁基金属有机骨架材料。分别将铁基金属有机骨架材料、50mL无水乙醇和0.2mL噻吩混合，将混合溶液以300μL/min的速度通入真空管式炉中，在氢气和氩气的混合气氛下缓慢升至750℃反应10h，氢气和氩气的混合气氛中，氢气和氩气的体积比为0.8:1，氢气的流速为800mL/min，氩气的流速为1000mL/min，随炉冷却到室温，得到黑色的单壁碳纳米管。
2)将单壁碳纳米管在600℃高温的条件下空气氧化煅烧2h，然后用1M浓硝酸在100℃的条件下搅拌12h后，用1M浓盐酸在60℃的条件下进行二次酸化，酸化5h。
本实施例制备的单壁碳纳米管的SEM图如图1所示。
本实施例制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图如图2所示。拉曼光谱中500cm-1以下的尖峰证明本实施例制备的碳纳米管是单壁碳纳米管。本实施例制备的单壁碳纳米管的平均拉曼表征值G/D为53.6。
实施例2
本实施例和实施例1的区别仅在于，铁盐为氯化亚铁。
本实施例制备的单壁碳纳米管的SEM图如图3所示。
本实施例制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图如图4所示。本实施例制备的单壁碳纳米管的平均拉曼表征值G/D为47.9。
实施例3
本实施例和实施例1的区别仅在于，铁盐为硝酸铁。
本实施例制备的单壁碳纳米管的SEM图如图5所示。
本实施例制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图如图6所示。本实施例制备的单壁碳纳米管的平均拉曼表征值G/D为52.2。
实施例4
本实施例和实施例1的区别仅在于，铁盐为硫酸铁。
本实施例制备的单壁碳纳米管的SEM图如图7所示。
本实施例制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图如图8所示。本实施例制备的单壁碳纳米管的平均拉曼表征值G/D为22.9。
对比例1
本对比例和实施例1的区别仅在于，省去步骤1)，以硫酸铁为催化剂。
本对比例制备的单壁碳纳米管的SEM图如图9所示。
本对比例制备的单壁碳纳米管的拉曼光谱图如图10所示。本对比例制备的单壁碳纳米管的平均拉曼表征值G/D为17.6。
比较实施例1-4和对比例1的SEM图可以发现，以铁基金属有机骨架材料为催化剂制备单壁碳纳米管，合成的单壁碳纳米管量多，且分布均匀。以硫酸铁为催化剂制备单壁碳纳米管，合成的单壁碳纳米管的产量少，并且质量差，1g硫酸铁，仅能产生0.1-0.15g单壁碳纳米管。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将铁盐、2-甲基咪唑和溶剂混合后进行反应，得到铁基金属有机骨架材料；
2)将铁基金属有机骨架材料、硫源和碳源混合，将混合溶液在载气条件下进行反应，得到单壁碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁盐为氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫源为噻吩；所述溶剂为无水乙醇。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁盐和2-甲基咪唑的摩尔比为5:2-4:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述反应的温度为60-100℃，所述反应的时间为16-24h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳源为无水乙醇；所述碳源、硫源与铁基金属有机骨架材料中铁离子的摩尔比为(0.80-0.90):(0.0020-0.0030):(0.4-0.6)。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合溶液的通入速率为100-600μL/min；步骤2)中，所述反应的温度为750℃，所述反应的时间为10h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载气为氢气和氩气的混合气氛，所述载气的流量为0～1800mL/h；所述氢气和氩气的体积比为0.8:1，所述氢气的流量为0～800mL/h，所述氩气的流量为0～1000mL/h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)所述反应后还包括除杂的步骤，所述除杂包括以下步骤：将单壁碳纳米管进行煅烧、酸化和二次酸化。
10.权利要求1-9任一项所述的以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法制备得到的单壁碳纳米管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311429992.5A CN117285034A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311429992.5A CN117285034A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117285034A true CN117285034A (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=89240824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311429992.5A Pending CN117285034A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117285034A (zh) |
-
2023
- 2023-10-31 CN CN202311429992.5A patent/CN117285034A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2018169076A1 (ja) | 金属担持物、担持金属触媒、アンモニアの製造方法、水素の製造方法及びシアナミド化合物の製造方法 | |
| CN113289653A (zh) | 一种负载金属单原子的g-C3N4光催化剂的制备方法 | |
| CN113862700A (zh) | 一种Fe—N—C/MoO2纳米复合电催化剂及其制备方法和应用 | |
| US9844774B2 (en) | Process for preparing catalyst loaded polyphenylene particles, the obtained polyphenylene particles and their use as catalysts | |
| CN109806898B (zh) | 一种硼氮共掺杂碳材料及其制备方法与应用 | |
| CN113578315B (zh) | 氧化镁负载的钌催化剂生长粉体单壁碳纳米管的方法 | |
| CN114471658A (zh) | 一种温度调控双功能原子级分散金属的g-C3N4光催化剂的制备方法 | |
| CN117285034A (zh) | 一种以铁基金属有机骨架材料制备单壁碳纳米管的方法 | |
| CN108276261B (zh) | 一种水相中催化分子氧氧化制备2-溴芴酮的方法 | |
| Zhang et al. | A novel risedronic acid-modified Nieuwland catalyst for acetylene dimerization | |
| CN112756014B (zh) | 一种氮氧共掺杂多孔碳负载salen型单原子催化剂的制备方法 | |
| EP3932546A1 (en) | Oxynitride hydride, metal carrier containing oxynitride hydride, and catalyst for ammonia synthesis | |
| CN113398963A (zh) | 一种碳化钼负载碳包覆铁催化剂的制备方法及其在苯环选择性羟基化反应中的应用 | |
| CN112547107A (zh) | 一种α-Fe2O3/Ni@2D g-C3N4催化剂的制备方法 | |
| CN112371114A (zh) | 一种用于催化醇胺氧化耦合合成亚胺的锰氧化物催化剂及其制备方法和应用 | |
| Jithendra Kumara et al. | Catalytic performance study of nano-cobalt: a catalyst for complement to the Heck coupling reaction | |
| CN113663709B (zh) | 一种乙基纤维素衍生的铁掺杂碳材料及其制备方法和应用 | |
| CN116550356B (zh) | 一种高转化率、高纯度的Fe2N催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN1476930A (zh) | 双金属氧化物催化剂及其用于制备直径可控的单壁纳米碳管的方法 | |
| Mizutani et al. | Syntheses and Structures of Raft-Type Hexanuclear Molybdenum Chloro Chalcogenido Cluster Complexes [Mo6E8Cl6 (PEt3) 6](E= S, Se) | |
| CN115448353B (zh) | 一种超小粒径二氧化铈的制备及其脱硫应用 | |
| CN114471580B (zh) | 一种负载型镍镓催化剂的合成及其应用方法 | |
| CN115282952B (zh) | 一种用于催化尿素分解制备单氰胺的催化剂 | |
| CN114849779B (zh) | 一种含金属配体聚合物催化剂及其制备方法与应用 | |
| Wei et al. | Highly enhanced direct catalytic oxidation of cyclohexane to adipic acid by prussian blue analogues-derived C, N doped CuCo composite catalysts |
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 |