[发明专利]一种可以控制生长碳纳米管和碳纤维的催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别是提供了一种可以控制生长碳纳米管和碳纤维 的催化剂制备方法。

技术背景

碳纳米管、碳纤维自从问世以来就一直以其独特的结构和优异性能，吸引着国内 外研究者的注意。碳纳米管和碳纤维具有良好的力学性能、热稳定性、特殊的电学性 质、导热、储氢、吸附和催化性能等，但是他们在合成方法、形貌、结构等方面都存 在很大的差异。目前最为普遍的制备方法是催化化学气相沉积法，其中应用的催化剂 活性组分以过渡金属Fe、Co、Ni或其合金为主，近些年来也有将Cu、Mo、Sn等引入 催化剂组分的，不同活性组分和结构的催化剂会影响生长所得碳材料的形貌、结构和 性能，因此研究者不断地改进催化剂的组分及结构从而达到可控生长不同碳材料的目 的(Lu Zhang，Feng Li，Xu Xiang，Min Wei，David G.Evans，Chemical Engineer Journal， 2009，155，474-482；V.V.Chesnokov，V.I.Zaikovskii，A.S.Chichkan，R.A.Buyanov. Applied Catalysis A：General，2009，363，86-92；Xiaosi Qi，Wei Zhong，Yu Deng，Chaktong Au，Youwei Du.J.Phys.Chem.C，2009，113，15934-15940)。

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，简称LDHs)是一类具有层状结构 的阴离子型粘土，其化学组成具有通式：[M²⁺_1-XM³⁺_X(OH)₂]^X+(A^n-)_X/n·mH₂O，其中M²⁺和M³⁺为二价和三价金属阳离子，位于主体层板上；A^n-为层间阴离子，如CO₃^2-、NO₃^-、 Cl^-、OH^-、SO₄^2-、PO₄^3-、C₆H₄(COO)₂^2-等无机、有机离子以及络合离子，X值在M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比值。在LDHs晶体结构中，由于受晶格能最低效应及其晶格定位效应的 影响，使得金属离子在层板上以一定方式均匀分布，正是由于LDHs的化学组成和结构 在微观上具有可调控性和整体均匀性，使层板上的二价、三价金属离子高度分散，因 此LDHs作为催化剂或者催化剂前体在催化领域得到了广泛应用(Jun-Ting Feng， Yan-Jun Lin，David G.Evans，Xue Duan，Dian-Qing Li.Journal of Catalysis，2009，266， 351-358；Adriana Romero，Matl′as Jobba′gy，Miguel Laborde，Graciela Baronetti， Norma Amadeo.Catalysis Today，2010，149，407-412；Yingying Zhan，Dalin Li，Kazufumi Nishida，Tetsuya Shishido，Yasunori Oumi，Tsuneji Sano，Katsuomi Takehira.Applied Clay Science，2009，45，147-154；Carlo Resini，Tania Montanari，Luca Barattini，Gianguido Ramis， Guido Busca，Sabrina Presto，Paola Riani，Rinaldo Marazza，Michele Sisani，Fabio Marmottini，Umberto Costantino.Applied Catalysis A：General，2009，355，83-93；Blaise Bridier，Núria López，Javier Pérez-Ramírez.Journal of Catalysis，2010，269，80-92)。