[发明专利]一种含硫络合物催化剂的制备方法及其催化制备螺旋纳米碳纤维的方法

说明书

本发明公开了一种含硫络合物催化剂的制备方法及其制催化制备螺旋纳米碳纤维的方法，含硫络合物催化剂的制备方法包括（1）分别配制酒石酸钾钠溶液和氯化镍溶液，在搅拌条件下将酒石酸钾钠溶液滴加至氯化镍溶液中；（2）滴加完后，将混合液转移至反应釜中进行水热反应；（3）水热反应完成后，将混合液静置，随后去掉上层清液，沉淀物经抽滤、洗涤后干燥，得到酒石酸根和Ni²⁺的络合物；（4）将得到的络合物和硫粉按质量比10~100:1加入至球磨罐中球磨，球磨完成后，将干燥物磨粉，即得到所述的含硫络合物催化剂。本发明制备的含硫络合物催化剂制备螺旋碳纤维时，无需通入氢气还原，而且还可实现在低温下制备均匀、纯度高的螺旋纳米碳纤维。

技术领域

本发明属于螺旋纳米碳纤维制备领域，具体涉及一种含硫络合物催化剂的制备方法及其催化制备螺旋纳米碳纤维的方法。

技术背景

螺旋纳米碳纤维由于其独特的螺旋形结构，拥有良好的力学性能、热性能、吸波性能和储氢性能等，吸引了众多科研工作者的目光。目前螺旋纳米碳纤维的制备主要采用化学气相沉积法（CVD法），以铁、钴、镍或铜的单质或其化合物为催化剂催化有机碳源高温（600-1200℃）裂解沉积制备。由于化学气象沉积受温度、气体流量、升温速率等多个因素的影响，因此制备出螺旋结构均匀和纯度高的螺旋纳米碳纤维仍然是一个严峻的挑战。同时在螺旋纳米碳纤维制备过程中往往会通入氢气还原催化剂，造成严重的安全隐患。

由于以上因素，目前螺旋纳米碳纤维难以实现产业化生产，仅仅限于实验室的不稳定小批量制备，导致其相关优良应用得不到进一步的探究。Liu等(Direct synthesis ofmicro-coiled carbon fibers on graphite substrate using co-electrodepositionof nickel and sulfur as catalysts[J]. Materials Design, 2009, 30(3):649-652.)在石墨基片上共沉积镍和硫的单质颗粒，其中镍作为催化剂，硫作为生长促进剂成功的制备出了螺旋纳米碳纤维。此方法虽然在一定程度缓解了纳米镍颗粒的团聚现象，但操作步骤繁琐，不利于量产；同时催化剂和乙炔的接触面积也减小，导致产量降低。因此通过在热处理过程中前驱体的分解得到分散性良好的纳米催化剂颗粒是一种解决纳米催化剂颗粒团聚现象简单有效的方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种含硫络合物催化剂的制备方法，解决现有制备螺旋纳米碳纤维过程中需通入氢气还原催化剂以及纳米镍颗粒易团聚的问题。

本发明还提供了该方法制备的催化剂用于制备螺旋纳米碳纤维的方法，解决现有方法难以制备出均匀、纯度高的螺旋纳米碳纤维的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含硫络合物催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）分别配制酒石酸钾钠溶液和氯化镍溶液，其中酒石酸钾钠和氯化镍的摩尔比为1:0.95~1，在搅拌条件下将配制的酒石酸钾钠溶液滴加至氯化镍溶液中；

（2）滴加完后，将混合液转移至反应釜中进行水热反应；

（3）水热反应完成后，将混合液静置，随后去掉上层清液，沉淀物经抽滤、洗涤后干燥，得到酒石酸根和Ni²⁺的络合物；

（4）将得到的络合物和硫粉按质量比10~100:1加入至球磨罐中球磨，球磨完成后干燥，即得到所述的含硫络合物催化剂。