專利名稱：用微米級儲氫合金催化劑制備碳納米管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用微米級儲氫合金催化劑制備碳納米管的方法。
背景技術(shù)：
碳納米管是一種人工合成的準(zhǔn)-維量子線，由于它所獨(dú)具的奇異結(jié)構(gòu)、力學(xué)及電性質(zhì)，使它正逐步被應(yīng)用于納米電子器件，功能材料，儲氫燃料電池等領(lǐng)域。二十世紀(jì)九十年代未發(fā)展起來的大批量制備碳納米管的碳?xì)浠衔锎呋療峤夥ㄊ悄軐?shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的，最具商業(yè)化前景的碳納米管生產(chǎn)方法，它具有合成溫度較低，設(shè)備簡單，無需抽真空，原材料成本低，反應(yīng)過程可控性強(qiáng)，生成物純度高等許多優(yōu)點(diǎn)，催化熱解法制備碳納米管的關(guān)鍵在于催化劑的組份和制備過程工藝條件。目前在催化熱解法中制備碳納米管所用的催化劑主要為納米級的過渡金屬及金屬氧化物，并且在制備過程中需要預(yù)先用氫氣對催化劑進(jìn)行還原，以獲得納米級的金屬催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
過去只有納米級的催化劑才能制備碳納米管，本發(fā)明的目的旨在提供一種用微米級的儲氫合金做催化劑，不需氫氣還原，直接催化熱解乙炔制備碳納米管的方法。并且本發(fā)明省去氫氣還原這一過程，簡化了工藝條件，達(dá)到降低在碳納米管制造中的成本，提高生產(chǎn)安全性，增高效率的目的。
本發(fā)明所述的儲氫合金為稀土鎳系A(chǔ)B5型儲氫合金，主要成份為MLNiaCobMncAld，其中2≤a≤4，0.5≤b≤1.7，0.1≤c≤0.5，0.1≤d≤0.8；ML為混合稀土合金La，Ce，Pr，Nd，其含量為La 60～75％，Ce 20～30％，Pr 2.0～10％，Nd 5～20％；；用微米級儲氫合金催化劑制備碳納米管的方法，包括如下步驟(1)將粒徑為1～130μm稀土鎳系A(chǔ)B5型儲氫合金放入反應(yīng)室中，先通100～200ml/min的氮?dú)獠⑸郎刂?00℃～800℃；
(2)再于600℃～800℃下通入流量為50～200ml/s的乙炔，反應(yīng)10～40分鐘后停止加熱，停止通乙炔，之后通入氮?dú)饨禍乩鋮s，收集產(chǎn)物得到碳納米管。
碳納米管的形貌由透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀測，其管外徑10～170nm。用本發(fā)明的方法來制備碳納米管，操作簡便，不需要預(yù)先制備納米級催化劑，不需要進(jìn)行氫氣還原預(yù)處理，安全性高，制作成本低，所得碳納米管可直接用于新型高容量的儲氫材料。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將盛有1g粒徑為1-20μm的儲氫合金的石英舟放入反應(yīng)室中，通入氮?dú)饧訜岬?00℃，通入乙炔(停止通氮?dú)?，乙炔流量為120ml/min，在700℃下，反應(yīng)40分鐘后停止通入乙炔，停止加熱，通氮?dú)饫鋮s。在該試驗(yàn)條件下得到了3.5克黑色蓬松的碳灰，經(jīng)透射電鏡和掃描電鏡觀測，其主要產(chǎn)物為管徑為10-30nm的碳納米管。
實(shí)施例2將盛有1g催化劑(粒徑為50--80μm的儲氫合金)的石英舟放入反應(yīng)室中，通入氮?dú)饧訜岬?50℃，通入乙炔(停止通氮?dú)?，乙炔流量為120ml/min，在750℃下，反應(yīng)40分鐘后停止通入乙炔，停止加熱，通氮?dú)饫鋮s。在該試驗(yàn)條件下得到了3.2克黑色蓬松的碳灰，經(jīng)透射電鏡和掃描電鏡觀測，其主要產(chǎn)物為管徑為60-100nm的碳納米管。
實(shí)施例3將盛有1g粒徑為110--130μm的儲氫合金的石英舟放入反應(yīng)室中，通入氮?dú)饧訜岬?80℃，通入乙炔(停止通氮?dú)?，乙炔流量為120ml/min，在780℃下，反應(yīng)30分鐘后停止通入乙炔，停止加熱，通氮?dú)饫鋮s。在該試驗(yàn)條件下得到了3.3克黑色蓬松的碳灰，經(jīng)透射電鏡和掃描電鏡觀測，其主要產(chǎn)物為管徑為140-170nm的碳納米管。
權(quán)利要求
1.一種用微米級儲氫合金催化劑制備碳納米管的方法，其特征是所述儲氫合金為稀土鎳系A(chǔ)B5型儲氫合金，主要成份為MLNiaCobMncAld，其中2≤a≤4，0.5≤b≤1.7，0.1≤c≤0.5，0.1≤d≤0.8；ML為混合稀土合金La，Ce，Pr，Nd，其含量為La 60～75％，Ce 20～30％，Pr 2.0～10％，Nd5～20％；其制備方法包括如下步驟(1)將粒徑為1～130μm的稀土鎳系A(chǔ)B5型儲氫合金放入反應(yīng)室中，先通100～200ml/min的氮?dú)獠⑸郎刂?00℃～800℃；(2)再于600℃～800℃下通入流量為50～200ml/s的乙炔，反應(yīng)10～40分鐘后停止加熱，停止通乙炔，之后通入氮?dú)饨禍乩鋮s，收集產(chǎn)物得到碳納米管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用微米級儲氫合金催化劑制備碳納米管的方法，本發(fā)明旨在提供一種用微米級的儲氫合金做催化劑，不需氫氣還原，直接催化熱解乙炔制備碳納米管的方法，用本發(fā)明的方法來制備碳納米管，操作簡便，不需要預(yù)先制備納米級催化劑，不需要進(jìn)行氫氣還原預(yù)處理，安全性高，制作成本低，所得碳納米管可直接用于新型高容量的儲氫材料。
文檔編號B01J23/889GK1607173SQ200310111770
公開日2005年4月20日 申請日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月15日
發(fā)明者張海燕, 陳易明, 朱燕娟, 李順華 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)