[发明专利]一种可以控制生长碳纳米管和碳纤维的催化剂制备方法

摘要

一种可以控制生长碳纳米管和碳纤维的催化剂制备方法，属于催化剂技术领域。本发明根据层状双金属氢氧化物(LDHs)结构可设计性和层板组成可调变性的特点，结合载体γ-Al2O3的孔结构特征，以尿素为沉淀剂，利用载体内孔表面提供铝源在其表面原位合成含活性Ni和Cu组分的LDHs，其作为催化剂前体在化学气相沉淀过程中生成的纳米金属粒子能够催化分解乙炔气体分别得到尺寸均匀的碳纳米管或者螺旋状碳纤维。克服了传统催化剂存在的制备成本高以及金属粒径难以控制的缺点。

主权项

一种可以控制生长碳纳米管和碳纤维的催化剂制备方法，其特征在于，工艺步骤如下：A、将一定量的尿素和二价金属离子M2+的盐混合溶于去离子水中配制成盐混合溶液，尿素和M2+摩尔浓度比在3～6之间；M2+为Ni2+，Cu2+或Mg2+中的一种或几种，其中必选Ni2+，M2+的总浓度为0.5～2.5mol/L，浓度比例为([Cu2+]+[Mg2+])/[Ni2+]＝1∶3～1，[Cu2+]/[Mg2+]为任意比例，控制Ni2+浓度范围是0.25～2.5mol/L，Cu2+浓度范围是0～1.25mol/L，Mg2+浓度范围是0～1.25mol/L；盐混合溶液中的酸根离子为NO3-、Cl-或SO42-中的任意一种或几种。将具有一定几何形状的γ-Al2O3载体加入到上述盐混合溶液浸渍，加入量为每毫升盐混合溶液加入0.5～1gγ-Al2O3；然后将浸渍过的载体放入水热釜中，在静置状态下于100～150℃水热反应6～24h，取出产物洗涤至洗涤水为中性，30～80℃下干燥6～24h，得到原位负载的水滑石催化剂前体；B、将100mg步骤A所得产物放入瓷舟中，然后放到管式加热炉中的水平石英管的加热位置，通入流速为50～80mL/min的氮气，以2～10℃/min的速率升温至500～700℃，然后在此温度下通入流速为5～8mL/min乙炔气体进行碳材料的生长，反应0.5～4h，最后随炉子冷却至室温得到尺寸均匀的碳纳米管或者螺旋状的碳纤维。