[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

说明书

本发明公开了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，本发明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；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非氧化性气氛下进行热处理，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，使用该催化剂用于制备碳纳米管，可以得到束丛状碳纳米管，所述束丛状碳纳米管由全部的取向型碳纳米管构成。

技术领域

本发明属于碳纳米材料、复合材料及新能源领域，涉及一种催化剂、其制备方法及用途，尤其涉及一种制备束丛状碳纳米管的催化剂、其制备方法及束丛状碳纳米管。

背景技术

碳纳米管在上世纪九十年代由日本科学家Iijima在扫描电镜中发现并已文献的形式进行了公开的报道。实际上在更早的二十世纪七十年代或者八十年代早期，人们便知道了这种多个石墨层的纤维状石墨材料的存在，Tates和Baker(GB1469930A1，1977和EP56004A2，1982)第一次描述了由烃的催化分解制得的纤维状碳的沉积物，但是没有进一步的详细描述，包括其直径等。

碳纳米管材料具有非常优异的电化学及力学性能，这使得其具有广泛的用途，其可以用于电池当中当做导电添加剂，提高电池的循环、倍率等性能，也可添加在有机材料中，起到导电、防静电及电磁屏蔽的作用。碳纳米管添加在塑料、橡胶等制品中，可以提高材料的力学性能，提高断裂强度。但是在应用过程中，碳纳米管能否均匀地分散在基体材料中，是发挥起性能优势的关键。具有取向结构的碳纳米管由于单根碳管没有纠缠在一起，因此可以更容易的分散开来，在应用中具有更好的优势。

目前取向型的碳纳米管制备方法主要有基底法、固定床法、流化床等方法。拜尔公司的专利CN 102471067A公开了一种碳纳米管聚集体及其制备方法，其通过钴系催化剂，采用气象化学沉积制备了具有取向结构的碳纳米管。北京大学的魏飞在专利CN 101348249B公开了一种在颗粒内表面制备碳纳米管阵列的方法，其通过合成具有层状结构的催化剂，从而实现了在层间生长出取向型的碳纳米管。

上述方法属于传统的碳纳米管制备方法，在催化剂的制备过程中需要精确控制工艺条件，条件苛刻，生产成本高，而且不能保证全部都是取向型的碳纳米管。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种制备束丛状碳纳米管的催化剂、其制备方法及束丛状碳纳米管。采用本发明的催化剂制备的束丛状碳纳米管是由全部的取向型碳纳米管构成的，本发明的束丛状碳纳米管相对于其他缠绕型碳纳米管，具有易于分散、便于使用的优点，可以更好的发挥碳纳米管高导电性、高强度的优点，具有广阔的应用前景。

本发明中，所述“制备束丛状碳纳米管用催化剂”指：该催化剂适用于制备束丛状碳纳米管的生产过程，可作为制备束丛状碳纳米管的原料组分之一。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将有机物和金属前驱体分散在溶剂中，得到分散液；

(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非氧化性气氛下进行热处理，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。

优选地，步骤(1)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，但并不限于上述列举的有机物，其他本领域进行电纺丝常用的有机物也可用于本发明。