[发明专利]负载型催化剂及其生产方法和使用该负载型催化剂制造的碳纳米结构的二级结构

权利要求书

1.一种核-壳结构的负载型催化剂，其包含载体和负载在所述载体上的金属催化剂，其中，所述载体包括核颗粒和颗粒直径小于所述核颗粒并且涂布在所述核颗粒上形成壳层的壳颗粒，所述核颗粒的直径d₅₀与所述壳颗粒的直径d₅₀的比是1:0.0001-0.1，

其中，所述核颗粒和所述壳颗粒由相同或不同的基于Al的材料制成，所述核颗粒和所述壳颗粒各自独立地由选自AlO(OH)、Al(OH)₃、γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃中的至少一种材料制成，

其中，基于所述载体的总重量，所述载体包含1至50重量％的所述壳颗粒，所述金属催化剂包含选自Co、Fe和它们的混合物中的主催化剂和选自Mo、V和它们的混合物中的辅催化剂，所述金属催化剂以20-1:1的摩尔比包含所述主催化剂和所述辅催化剂。

2.根据权利要求1所述的核-壳结构的负载型催化剂，其中，所述核颗粒的直径d₅₀是1至100μm。

3.根据权利要求1所述的核-壳结构的负载型催化剂，其中，所述壳颗粒的直径d₅₀是0.01至0.9μm。

4.根据权利要求1所述的核-壳结构的负载型催化剂，其中，所述核颗粒/所述壳颗粒是AlO(OH)/γ-Al₂O₃、AlO(OH)/AlO(OH)、γ-Al₂O₃/γ-Al₂O₃或γ-Al₂O₃/AlO(OH)。

5.根据权利要求1所述的核-壳结构的负载型催化剂，其中，基于所述负载型催化剂的总重量，所述金属催化剂包含1至40重量％的所述主催化剂。

6.根据权利要求1所述的核-壳结构的负载型催化剂，其中，所述负载型催化剂是用于生产碳纳米结构的催化剂。

7.根据权利要求6所述的核-壳结构的负载型催化剂，其中，所述碳纳米结构是碳纳米管、碳纳米棒、碳纳米绒毛或碳纳米纤维。

8.一种用于制备根据权利要求1至7中任意一项所述的负载型催化剂的方法，其包括

a)混合核颗粒与壳颗粒来制备其中在所述核颗粒上涂布所述壳颗粒的核-壳结构的载体，

b)制备金属催化剂前体溶液，

c)混合所述金属催化剂前体溶液与所述核-壳结构的载体来制备其中在所述载体上负载所述金属催化剂前体的负载型催化剂前体，以及

d)煅烧所述负载型催化剂前体。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤d)中，在400至800℃下煅烧所述负载型催化剂前体。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，进一步包括在步骤c)中的混合所述金属催化剂前体溶液与所述核-壳结构的载体之前煅烧所述核-壳结构的载体。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤a)中，使分散剂、粘合剂或它们的混合物与所述核颗粒和所述壳颗粒混合。

12.一种生产碳纳米结构的方法，其包括向根据权利要求1至7中任意一项所述的负载型催化剂提供惰性气体、碳源气体和还原气体的混合气体来允许所述混合气体与所述负载型催化剂反应。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，以60至270sccm的流速提供所述混合气体，并且在500至800℃下允许所述混合气体与所述负载型催化剂反应。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，允许所述混合气体与所述负载型催化剂反应30分钟至5小时。

15.一种碳纳米结构聚集体，其包含权利要求1至7中任一项所述的负载型催化剂和在所述负载型催化剂上生长的碳纳米结构，其中，每个碳纳米结构包含与所述负载型催化剂接触的第一端和位于与所述第一端相反的位置并以纵向生长的第二端，并且其中，至少一部分的碳纳米结构形成其中在所述负载型催化剂上各自独立地负载所述第一端并且彼此接触地组装所述第二端的二级结构。