RU2457175C1 - Катализатор для получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов - Google Patents
Катализатор для получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457175C1 RU2457175C1 RU2010147048/05A RU2010147048A RU2457175C1 RU 2457175 C1 RU2457175 C1 RU 2457175C1 RU 2010147048/05 A RU2010147048/05 A RU 2010147048/05A RU 2010147048 A RU2010147048 A RU 2010147048A RU 2457175 C1 RU2457175 C1 RU 2457175C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalyst
- methane
- carbon nanotubes
- containing gases
- producing carbon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области наноматериалов. В качестве катализатора в процессе получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов используют природную руду, содержащую, мас.%: оксиды марганца 7÷43, оксиды железа 3÷29, остальное - до 100. Изобретение позволяет упростить технологию получения катализатора и снизить стоимость получения нанотрубок из метансодержащих газов. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области наноматериалов и может быть использовано при создании новых перспективных продуктов на основе углеродных нанотрубок, получаемых из метансодержащих газов, в том числе из синтез-газов, вырабатываемых при газификации углей.
Наноструктурный углерод и, в частности, углеродные нанотрубки (УНТ) - это новый материал наноразмерного типа, сочетающий в себе свойства молекул и твердого тела и являющийся протяженными цилиндрическими полыми структурами из атомов углерода. Диаметр УНТ составляет от одного до нескольких десятков нанометров, длина - до нескольких микрометров.
УНТ могут быть использованы: в качестве конструкционного материала, обладающего особо высокой прочностью (модуль упругости Юнга - 500÷5000 ГПа), для создания хранилища газов, в частности водорода, в качестве основы полупроводниковых приборов и конденсаторов нового поколения, в качестве эффективных адсорбентов, добавок в смазки, лаки и краски и для многих других целей.
Наиболее эффективно получение УНТ реализуется в процессе разложения метана в присутствии катализатора при температуре 800÷1000°С.
Из уровня техники известно использование в таком процессе катализаторов, выполненных искусственно в виде частиц активных металлов Mo, Fe, Mg, Ni, Co одиночных или в различных сочетаниях с размещением их на носителях MgO, SiO2 или Al2O3 (см. патент RU 2338686, B22B 3/00, 2007). Благодаря специально созданной структуре катализатора углеродные нанотрубки растут на поверхности катализатора. Выход УНТ от общего количества получаемого углерода составляет 15-25%. Стоимость полученных УНТ весьма высока (один грамм стоит несколько сот долларов США) и определяется высокой стоимостью катализатора, большой трудоемкостью процесса отделения УНТ от катализатора и аморфного углерода, а также малым количеством получаемых УНТ.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является снижение стоимости УНТ, получаемого из метансодержащих газов.
Технический эффект от использования изобретения состоит в существенном упрощении технологии изготовления катализатора, используемого в процессе получения УНТ из метансодержащих газов. Достигаемым техническим результатом при этом является исключение необходимости изготовления катализатора с нанесением на подготовленную основу специального покрытия с последующим обжигом и рядом других необходимых технологических операций. Использование руды в качестве катализатора не требует, кроме дробления, практически никакой ее специальной обработки.
Указанные задача и достигаемый технический результат обеспечиваются применением природной руды, содержащей оксиды марганца в количестве 7÷43% мас. и оксиды железа в количестве 3÷29% мас., остальное - балласт в качестве катализатора в процессе получения углеродных нанотрубок из метансодержащего газа.
Осуществление изобретения
Как показали экспериментальные исследования, при указанном содержании в природной руде оксидных соединений марганца и железа обеспечивается очень высокая каталитическая способность такой руды к разложению метана на составляющие и получению УНТ. В частности, согласно изобретению по результатам проведенных экспериментов степень разложения метана достигает 90%.
В таблице 1 представлен состав исследованной в качестве катализатора образца подобной руды (приведены данные только об основных компонентах).
Таблица 1 | |
Руда | Состав исследованной руды, % мас. |
1 | 2 |
Железомарганцевая руда Порожинского месторождения с соединениями Mn в виде пиролюзита | Fe2O3 - 21,3; MnO2 - 26,2; SiO2 - 17,2; Al2O3 - 8,8; MgO - 1,26; K2O - 0,7; CaO - 0,54; TiO2 - 0,48; P2O5 - 0,36; Na2O - 0,02; BaO - 0,05; SO3 - 0,01 |
Каталитическое разложение метана с применением в качестве катализатора исследованной руды осуществлялось на искусственном горючем газе, содержащем (об.%) - 31,6% метана и 15,8% водорода, остальное - примеси при 800°С и давлении 0,1 МПа. После прохождения этого газа через слой катализатора содержание метана в газе падало до 3,5% (об.), а содержание водорода возрастало до 50,8% (об.), и при этом происходило осаждение на катализаторе углерода.
Методом просвечивающей электронной микроскопии с увеличением 100000 в представленной пробе были обнаружены УНТ от формирующихся до законченных и имеющих внутренний диаметр от 4 до 8 нм. Выход УНТ составлял 30% от общего количества углерода. Аналогичные результаты были получены при исследовании образцов руд других месторождений с содержанием оксидов марганца и железа в заявленных диапазонах.
Claims (1)
- Применение природной руды, содержащей оксиды марганца в количестве 7÷43 мас.% и оксиды железа в количестве 3÷29 мас.%, остальное до 100%, в качестве катализатора в процессе получения углеродных нанотрубок из метансодержащего газа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147048/05A RU2457175C1 (ru) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Катализатор для получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147048/05A RU2457175C1 (ru) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Катализатор для получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010147048A RU2010147048A (ru) | 2012-05-27 |
RU2457175C1 true RU2457175C1 (ru) | 2012-07-27 |
Family
ID=46231321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010147048/05A RU2457175C1 (ru) | 2010-11-19 | 2010-11-19 | Катализатор для получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457175C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2644893C1 (ru) * | 2016-12-29 | 2018-02-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ отделения продукта углеродных нанотрубок от углерод-катализаторного композита |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA039034B1 (ru) | 2018-04-09 | 2021-11-24 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Способ получения водорода и углеродных продуктов |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2338686C1 (ru) * | 2007-03-01 | 2008-11-20 | Андрей Алексеевич Александров | Способ получения углеродных нанотрубок |
RU2389550C1 (ru) * | 2008-09-22 | 2010-05-20 | Учреждение Российской академии наук Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН | Способ получения нанесенного катализатора и способ получения углеродных нанотруб |
-
2010
- 2010-11-19 RU RU2010147048/05A patent/RU2457175C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2338686C1 (ru) * | 2007-03-01 | 2008-11-20 | Андрей Алексеевич Александров | Способ получения углеродных нанотрубок |
RU2389550C1 (ru) * | 2008-09-22 | 2010-05-20 | Учреждение Российской академии наук Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения РАН | Способ получения нанесенного катализатора и способ получения углеродных нанотруб |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Большой Энциклопедический словарь политехнический./Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2000, с.481. W.Z.LI et al. Large-Scale Synthesis of Aligned Carbon Nanotubes, Science, 1996, v.274, p.1701-1703. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2644893C1 (ru) * | 2016-12-29 | 2018-02-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ отделения продукта углеродных нанотрубок от углерод-катализаторного композита |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010147048A (ru) | 2012-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lobiak et al. | Ni–Mo and Co–Mo alloy nanoparticles for catalytic chemical vapor deposition synthesis of carbon nanotubes | |
Bahgat et al. | Synthesis and modification of multi-walled carbon nano-tubes (MWCNTs) for water treatment applications | |
Allaedini et al. | Synthesis of CNTs via chemical vapor deposition of carbon dioxide as a carbon source in the presence of NiMgO | |
Zhang et al. | Formation of carbon nanotubes from potassium catalyzed pyrolysis of bituminous coal | |
WO2004035882A2 (en) | Ultra-fine fibrous carbon and preparation method thereof | |
Torres et al. | Unzipping of multi-wall carbon nanotubes with different diameter distributions: Effect on few-layer graphene oxide obtention | |
Palizdar et al. | Investigation of Fe/MgO catalyst support precursors for the chemical vapour deposition growth of carbon nanotubes | |
Yang et al. | Synthesis of nano onion-like fullerenes by chemical vapor deposition using an iron catalyst supported on sodium chloride | |
Zhao et al. | The synthesis of carbon nanotubes (CNTs) by catalytic CVD using a Fe/Co-supported zeolite template | |
RU2457175C1 (ru) | Катализатор для получения углеродных нанотрубок из метансодержащих газов | |
de Jesús Barraza-García et al. | The synthesis of sponge-type nitrogen-doped multiwall carbon nanotubes using ball-milled natural red-leptosol as catalyst precursor: A cycle voltammetry study | |
Manasa et al. | Improved H2 yields over rice husk derived SiO2 nanoparticles supported Ni catalyst during non-oxidative methane cracking | |
CN102757031B (zh) | 一种磷-氮掺杂碳纳米管的制备方法 | |
Tian et al. | One-pot hydrothermal synthesis of nitrogen-doped reduced graphene oxide hydrogel | |
Solikhin et al. | Review on lignocellulose valorization for nanocarbon and its composites: Starting from laboratory studies to business application | |
Kumar et al. | Gigas growth of carbon nanotubes | |
Dlamini et al. | Carbon-based nanomaterials production from environmental pollutant byproducts: A Review | |
CN112978715A (zh) | 一种以醇类溶剂为碳源的碳纳米管及其制备方法 | |
Aghaei et al. | Single-walled carbon nanotubes: synthesis and quantitative purification evaluation by acid/base treatment for high carbon impurity elimination | |
Tarboush et al. | Potassium hydroxide as a novel catalyst for metal-free carbon nanotubes growth on powder activated carbon | |
Angulakshmi et al. | Synthesis of multi-walled carbon nanotubes from glycine max oil and their potential Applications | |
Ruan et al. | Controllable preparation of magnetic carbon nanocomposites by pyrolysis of organometallic precursors, similar molecular structure but very different morphology, composition and properties | |
Song et al. | The formation of novel carbon/carbon composite by chemical vapor deposition: An efficient adsorbent for enhanced desulfurization performance | |
Luchetta et al. | CO2 metallothermal reduction to graphene: the influence of Zn | |
Nersisyan et al. | Fabrication of tunable carbon micro-and nanotubes using reed as bio-template |