[发明专利]由天然橡胶制备碳纳米管的方法

说明书

由天然橡胶合成碳纳米管的方法，包括：提供第一材料，该第一材料可包括天然橡胶或其衍生物，在第一温度下将第一材料热分解为中间材料，使中间材料与催化剂接触，在第二温度下热处理与催化剂接触的中间材料，以形成碳纳米管。调节所得纳米管的平均特性，包括进行所述合成方法作为参考方法，并且为了减小纳米管的平均直径：相对于所述参考方法降低第二温度和/或减少反应时间和/或增加形成气体中的H₂浓度。或者，为了增加纳米管的平均直径：相对于所述参考方法增加第二温度和/或增加反应时间和/或降低形成气体中的H₂浓度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月27日提交的新加坡申请第10201707943S号的优先权的权益，出于所有目的，通过引用将其整体并入本文。

技术领域

本公开的各个方面可涉及一种由天然橡胶合成碳纳米管的方法。本公开的各个方面可涉及调节由该合成方法生产的所得纳米管的平均特性的调节方法。

背景技术

一维碳纳米材料由于它们独特的力学性能和物理性能而具有重要的工业应用。例如，碳纳米纤维广泛用于航空航天、高端运动和工业产品。碳纳米管(CNT)是另一种一维碳纳米材料，其比碳纳米纤维更强、更轻并且更导电。CNT具有更广阔的应用，作为有机太阳能电池的基本组成部分的透明电极，作为Li离子电池电极，超级电容器，场效应晶体管和催化剂等。在2011年，各种CNT等级的全球市场为1.92亿美元。到2016年，估计收入为5.27亿美元。在2016年，中国的生产量为约3000公吨。当前，合成CNT的常规方式是在活性金属催化剂上由化石燃料的热分解，主要是气态烃(CH₄、C₂H₄、C₂H₂等)。但是，使用化石燃料合成CNT是不可持续的，因为它依赖于有限的资源。

发明概述

各种实施方案可提供一种由天然橡胶合成碳纳米管的方法，在下文中也称为合成方法。该方法可包括提供第一材料，该第一材料可包括天然橡胶或其衍生物。该方法可进一步包括在第一温度下将第一材料热分解为中间材料。该方法可进一步包括使中间材料与催化剂接触。该方法可进一步包括在第二温度下热处理与催化剂接触的中间材料，以形成碳纳米管。

各种实施方案可提供用于调节由该合成方法生产的所得纳米管的平均特性的调节方法。该调节方法可包括进行该合成方法作为参考方法，并且对于减小纳米管的平均直径，该调节方法可包括相对于参考方法降低第二温度和/或减少反应时间和/或增加形成气体中的H₂浓度。作为替代，该调节方法可包括进而该合成方法作为参考方法，并且对于增加纳米管的平均直径，该调节方法可包括相对于参考方法增加第二温度和/或增加反应时间和/或降低形成气体中的H₂浓度。

附图简述

当结合非限制性实施例和附图考虑时，参考详细描述将更好地理解本发明，其中：

图1示出了根据各种实施方案的用于碳纳米管合成的方法100的示意图；

图2示出了根据各种实施方案的用于形成催化剂的工艺200的示意图；

图3示出了根据各种实施方案的用于进行以下至少之一的示例性反应器300的示意图：分解第一材料、热处理第一材料、煅烧催化剂前体、还原催化剂前体。

图4示出了具有天然橡胶的热重分析(TGA)结果的曲线图400；

图5示出了根据各种实施方案的以本体形式并且在不同还原时间和温度之后的各种催化剂样品的X射线衍射(XRD)图。

图6示出了根据各种实施方案的在不同温度下还原的各种催化剂样品的透射电子显微镜(TEM)图像。