[发明专利]一种制备束丛状碳纳米管用催化剂、其制备方法及束丛状碳纳米管

权利要求书

1.一种采用催化剂制备束丛状碳纳米管的方法，其特征在于，所述方法包括：将催化剂放入反应炉内，通入碳源气体和惰性气体，500℃~900℃煅烧10min~200min，得到束丛状碳纳米管，所述碳源气体包括甲烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯或气态的乙醇中的任意一种或至少两种的混合物；

所述催化剂的制备方法包括以下步骤：

（1）将有机物和金属前驱体分散在溶剂中，得到分散液，所述有机物包括聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈或沥青中的任意一种或至少两种的混合物；

（2）采用步骤（1）得到的分散液进行电纺丝；

（3）将步骤（2）得到的电纺丝产物于空气气氛、氮气气氛、氦气气氛、氖气气氛、氩气气氛、氪气气氛或氙气气氛中的任意一种或至少两种的组合气氛下300℃~600℃热处理10min~60min，得到催化剂；

其中，所述金属前驱体为金属盐和/或金属氧化物，所述金属盐包括铁、镍、钴、镁、铝、钙、硅或锰的金属盐中的任意一种或至少两种的混合物，所述金属氧化物包括铁、镍、钴、镁、铝、钙、硅或锰的氧化物中的任意一种或至少两种的混合物；

所述束丛状碳纳米管是由全部的取向型碳纳米管构成的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属盐为硝酸盐和/或氯化物。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述溶剂包括水、乙醇、丙酮、四氢呋喃或N, N二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述有机物、金属前驱体和溶剂的质量比为：(5~30):(1~20):(50~94)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述分散采用的方式包括：搅拌、研磨或球磨中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）进行所述电纺丝的过程为：将步骤（1）得到的分散液装入电纺丝设备的注射器中，接通高压电源，进行电纺丝，在接收装置处收集得到电纺丝产物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将步骤（1）得到的分散液装入注射器使用的仪器为蠕动泵。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（2）进行电纺丝的过程中，所述分散液的流速为0.1mL/h~100mL/h。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（2）进行电纺丝的过程中，高压电源产生的电压为5kV~30kV。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（2）进行电纺丝的过程中，所述注射器的针头和接收装置的间距为10cm~30cm。

11.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂的比表面积为8m²/g~20m²/g。

12.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，所述束丛状碳纳米管中的取向型碳纳米管的直径为5nm~100nm。

13.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，所述束丛状碳纳米管中的取向型碳纳米管的长度为5μm~100μm。

14.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，所述束丛状碳纳米管中的取向型碳纳米管的比表面积为140 m²/g~300m²/g。