CN1477056A - 用于大量制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备方法 - Google Patents
用于大量制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1477056A CN1477056A CNA031415733A CN03141573A CN1477056A CN 1477056 A CN1477056 A CN 1477056A CN A031415733 A CNA031415733 A CN A031415733A CN 03141573 A CN03141573 A CN 03141573A CN 1477056 A CN1477056 A CN 1477056A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium
- molybdenum
- iron
- metal oxide
- alkoxide
- 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
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明的用于制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂是以氧化镁为载体，以铁形成的氧化物为主催化剂，以钼为助催化剂形成的Fe/Mo/MgO催化剂，催化剂中铁∶钼∶镁的摩尔比为0.5～5∶0.01～3∶8～30。其制备步骤如下：先按摩尔比取铁的醇盐、钼的醇盐和镁的醇盐，均匀混合，然后在600～700℃下燃烧15～40分钟，将形成的固体冷却研细，或者在80～150℃下将形成的混合物烘干，再在600～700℃下燃烧20～40分钟，将形成的固体冷却研细，即可。本发明的催化剂活性强，利用率较高，用该催化剂制备的单壁纳米碳管，既可以具有单一的直径，也可以使直径有一定分布范围。该催化剂制备工艺过程简单，重复性好，单壁纳米碳管产量较高，纯度较高，石墨化程度很高。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备方法。
背景技术
纳米碳管是20世纪90年代发现的一种新材料，是一维结构材料与纳米材料的典型代表。单壁纳米碳管由于其结构相对多壁纳米碳管简单，目前也是研究的热点与重点。但目前单壁纳米碳管的价格昂贵，在很大程度上限制的它的利用。而化学气相沉积法(CVD)相对弧光放电法和激光烧蚀法来说，由于其设备、操作简单，投资少，反应温度低等特点，是目前最有希望成为工业化大量生产单壁纳米碳管的方法，因而也已成为当前制备纳米碳管的最流行的方法。该种方法通常使用金属负载型的固体催化剂，通过在固定床上裂解有机气体如甲烷、乙炔、乙烯和丙稀，进行气固相非均相反应，最后得到单壁纳米碳管。但目前催化剂的制备过程较繁琐，而且制备的金属负载型的固体催化剂由于利用率和催化效率不高，因而得到的纳米碳管质量不高，初级产品所含杂质较多。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大量制备单壁纳米碳管的催化效率较高、利用率也高的金属氧化物催化剂及其制备方法。
本发明的金属氧化物催化剂是以氧化镁为载体，以铁形成的氧化物为主催化剂，以钼为助催化剂形成的Fe/Mo/MgO三相金属氧化物催化剂，催化剂中铁∶钼∶镁的摩尔比为0.5～5∶0.01～3∶8～30。最佳摩尔比为为1～3∶0.05～2∶10～20。
该金属氧化物催化剂中，所形成的氧化镁选自硝酸镁，醋酸镁，氯化镁，硫酸镁，草酸镁，钼可选自钼酸盐和钼的氧化物，铁可选自硝酸铁，醋酸铁，氯化铁，硫酸铁，草酸铁。
本发明的金属氧化物催化剂的制备步骤如下：先按摩尔比取铁的醇盐、钼的醇盐和镁的醇盐，均匀混合，然后在600～700℃下燃烧15～40分钟，将形成的固体冷却研细，或者在80～150℃下将形成的混合物烘干，再在600～700℃下燃烧20～40分钟，将形成的固体冷却研细，得本发明的催化剂。
上述钼的醇盐可以由钼的金属盐或钼的氧化物加入到醇溶液，在80-110℃加热回流搅拌至完全溶解反应而成。铁的醇盐由铁盐溶于醇溶液而成。镁的醇盐是由镁盐溶于醇溶液而成。所说的醇溶液可选自乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇等。
本发明的金属氧化物催化剂用于制备单壁纳米碳管在自制固定床气体连续流动反应炉上进行。将一定量的催化剂放入固定床气体连续流动反应炉中，通入一定流量的甲烷与氢气或氮气或惰性气体，甲烷流量为20～200sccm，最好为25～75sccm，氢气或氮气或惰性气体流量为100～500sccm，最好为200～400sccm，反应温度控制在850～1200℃，最好为950～1100℃，反应10～100分钟，收集产物即为本发明的金属氧化物催化剂制备的单壁纳米碳管。
本发明提供的金属氧化物催化剂活性强，利用率较高，用该催化剂制备的单壁纳米碳管，既可以具有单一的直径，也可以使直径有一定分布范围。单一直径的单壁纳米碳管的直径为0.85±0.1nm，具有直径分布的纳米碳管的直径为0.7～1.±0.1nm。而且该催化剂制备工艺过程简单，重复性好，单壁纳米碳管产量较高，纯度较高，石墨化程度很高。
附图说明
图1是本发明催化剂的SEM照片；
图2是用本发明催化剂制得的单壁纳米碳管的SEM照片；
图3是用本发明催化剂制得的单壁纳米碳管的高分辨电镜照片。
具体实施方式
实施例1
取钼酸氨加入到乙二醇溶液，在90℃加热回流搅拌4-6小时，直到完全反应溶解。九水合硝酸铁、六水合硝酸镁分别溶于乙二醇微微加热形成醇盐，按摩尔比例取铁∶钼∶镁为1∶0.1∶13混合，混合搅拌均匀，100℃烘干，在马弗炉里650℃焙烧30分钟，取出冷却后研细，得到用于制备单壁纳米碳管的催化剂。
实施例2
取钼酸氨加入到乙二醇溶液，在90℃加热回流搅拌4-6小时，直到完全反应溶解。九水合硝酸铁、六水合硝酸镁分别溶于乙二醇微微加热形成醇盐，按摩尔比例取铁∶钼∶镁为1∶0.1∶13混合。转入瓷舟，在马弗炉里于550℃下燃烧15分钟，取出形成的固体冷却后研细，即得到用于制备单壁纳米碳管的催化剂，催化剂的SEM照片见图1。
单壁纳米碳管的制备在固定床气体连续流动反应炉上进行。将0.105克催化剂放入炉中段恒温区，通入流速为70sccm的甲烷与流量为300sccm的氢气，控制反应温度为1000℃，反应30分钟后制得成束多壁纳米碳管0.185克。产品的扫描电镜照片如图2所示。
实施例3
取钼酸氨加入到乙二醇溶液，在90℃加热回流搅拌4-6小时，直到完全反应溶解。九水合硝酸铁、六水合硝酸镁分别溶于乙二醇微微加热形成醇盐，按摩尔比例取铁∶钼∶镁为1∶0.5∶13混合。转入瓷舟，在马弗炉里于550℃下焙烧20分钟，取出形成的固体冷却后研细，即得到用于制备成束多壁纳米碳管的催化剂。
碳管的制备在固定床气体连续流动反应炉上进行。将0.115克催化剂放入炉中段恒温区，通入流速为75sccm的甲烷与流速为300sccm的氢气，控制反应温度为1000℃，反应30分钟后制得单壁纳米碳管0.187克。产品高分辨电镜照片如图3所示。
实施例4
取钼酸氨加入到乙二醇溶液，在90℃加热回流搅拌4-6小时，直到完全溶解。九水合硝酸铁、六水合硝酸镁分别溶于乙二醇微微加热形成醇盐，按摩尔比例取铁∶钼∶镁为2∶0.1∶13混合。转入瓷舟，在马弗炉里于550℃下焙烧20分钟，取出形成的固体冷却后研细，得到用于制备单壁纳米碳管的催化剂。
碳管的制备在固定床气体连续流动反应炉上进行。将0.091克催化剂放入炉中段恒温区，通入流速为75sccm的甲烷与流速为300sccm的氢气，控制反应温度为1000℃，反应45分钟后制得成束多壁纳米碳管0.158克。
Claims (8)
1.用于制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂，其特征在于它是以氧化镁为载体，以铁形成的氧化物为主催化剂，以钼为助催化剂形成的Fe/Mo/MgO催化剂，催化剂中铁∶钼∶镁的摩尔比为0.5～5∶0.01～3∶8～30。
2.根据权利要求1所述的金属氧化物催化剂，其特征在于催化剂中铁∶钼∶镁的摩尔比为1～3∶0.05～2∶10～20。
3.根据权利要求1所述的金属氧化物催化剂，其特征在于所形成的氧化镁镁选自硝酸镁，醋酸镁，氯化镁，硫酸镁，草酸镁，钼选自钼酸盐和钼的氧化物，铁选自硝酸铁，醋酸铁，氯化铁，硫酸铁，草酸铁。
4.根据权利要求1所述的金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于步骤如下：先按摩尔比取铁的醇盐、钼的醇盐和镁的醇盐，均匀混合，然后在600～700℃下燃烧15～40分钟，将形成的固体冷却研细，或者在80～150℃下将形成的混合物烘干，再在600～700℃下燃烧20～40分钟，将形成的固体冷却研细，得本发明的催化剂。
5.根据权利要求4所述的金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于钼的醇盐是由钼的金属盐或钼的氧化物加入到醇溶液，在80-110℃加热回流搅拌至完全溶解反应而成。
6.根据权利要求4所述的金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于铁的醇盐是由铁盐溶于醇溶液而成。
7.根据权利要求4所述的金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于镁的醇盐是由镁盐溶于醇溶液而成。
8.根据权利要求5、6、7所述的金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于所说的醇溶液选自乙醇、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA031415733A CN1477056A (zh) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | 用于大量制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA031415733A CN1477056A (zh) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | 用于大量制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1477056A true CN1477056A (zh) | 2004-02-25 |
Family
ID=34155359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA031415733A Pending CN1477056A (zh) | 2003-07-08 | 2003-07-08 | 用于大量制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1477056A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113731433A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-03 | 福建海梵领航科技有限公司 | 一种微量钼掺杂的铁基催化剂及其制备方法和应用 |
-
2003
- 2003-07-08 CN CNA031415733A patent/CN1477056A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113731433A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-12-03 | 福建海梵领航科技有限公司 | 一种微量钼掺杂的铁基催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113731433B (zh) * | 2021-08-30 | 2024-02-02 | 福建海梵领航科技有限公司 | 一种微量钼掺杂的铁基催化剂及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7214360B2 (en) | Carbon nanotubes fabrication and hydrogen production | |
| EP2838843B1 (en) | Methods and systems for thermal energy recovery from production of solid carbon materials by reducing carbon oxides | |
| US20160023905A1 (en) | Carbon nano-tube production from carbon dioxide | |
| WO2006033457A1 (ja) | 気相法カーボンナノチューブの製造方法 | |
| 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 | |
| CN107673318B (zh) | 氮化硼纳米管及其批量制备方法 | |
| EP3490931A1 (en) | Solid carbon nanotube forests and methods for producing solid carbon nanotube forests | |
| CN110694633B (zh) | 一种单壁碳纳米管的cvd制备方法 | |
| US20140329671A1 (en) | Method of preparing alloy catalyst for fuel cells and alloy catalyst for fuel cells prepared by the same | |
| CN100371110C (zh) | 一种合成碳包覆锡纳米线的方法 | |
| CN101891184A (zh) | 一种高温化学气相沉积法连续合成单壁碳纳米管的方法 | |
| CN1225310C (zh) | 用于制备成束多壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备和使用方法 | |
| CN110841684A (zh) | 一种甲醇水蒸气重整制氢催化剂及制备和使用方法 | |
| CN1326613C (zh) | 高产率制备碳纳米管的复合金属氧化物催化剂及其制备方法 | |
| CN1477056A (zh) | 用于大量制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备方法 | |
| CN1212189C (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 | |
| Li et al. | Catalytic production of carbon nanotubes by decomposition of CH4 over the pre-reduced catalysts LaNiO3, La4Ni3O10, La3Ni2O7 and La2NiO4 | |
| CN113663690B (zh) | 一种制备小管径单壁碳纳米管的催化剂及制备方法和应用 | |
| CN1226085C (zh) | 一种金属氧化物催化剂及用于制备成束多壁纳米碳管的方法 | |
| CN1318135C (zh) | 一种制备单壁纳米碳管的金属氧化物催化剂及其制备方法 | |
| CN115069238A (zh) | 一种单一锰金属催化剂及其制备方法与应用 | |
| WO2022047600A1 (zh) | 一种制备多壁碳纳米管的方法 | |
| CA3183437A1 (en) | Improved catalyst for mwcnt production | |
| JP2009062230A (ja) | 気相成長炭素繊維の製造方法および気相成長炭素繊維 | |
| CN1226092C (zh) | 掺钴催化剂及用于制备成束多壁纳米碳管的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |