CVD法制备碳纳米管的影响因素研究

研究不同的碳源、催化剂及反应气氛对制备碳纳米管的影响,结果表明,用Fe/MgO作催化剂,采用化学气相沉积(CVD)法制备碳纳米管时,用乙炔和苯为碳源所得碳纳米管的产率高,质量也较好;用Fe-Mo/MgO作催化剂、乙炔为碳源所得碳纳米管的质量较高;Fe-Mo/MgO作催化剂、乙炔为碳源,在氩气气氛下所得碳纳米管的直径小于在氮气气氛下所得碳纳米管的直径,且较均匀.     

硫化Mo/CNT催化剂上甲醇与醋酸甲酯可逆吸附热的测定

本文采用相对保留体积测定了甲醇与醋酸甲酯在碳纳米管载体以及硫化的Mo/CNT催化剂上的可逆吸附热。在碳纳米管载体上,甲醇与醋酸甲酯的可逆吸附热分别为16 0kJ/mol和34 1kJ/mol;在硫化的Mo/CNT催化剂上,甲醇与醋酸甲酯的可逆吸附热分别为15 3kJ/mol和26 1kJ/mol。随温度升高醋酸甲酯的可逆吸附量比甲醇的可逆吸附量下降快,在反应条件下甲醇的可逆吸附量比醋酸甲酯的大8～10倍,甲醇在催化剂上吸附后进行反应,产物醋酸甲酯迅速脱附,从而有利于羰基化反应进行。     

流态化催化剂床甲烷裂解生长碳纳米管

在常压、823～873 K、流化床反应条件下,以CH4为碳源由CCVD法制碳纳米管(CNT),考察催化剂床层由固定床过渡到流化床状态的条件及其对制管过程的影响.结果表明,在φ32 mm管式反应器及相应供热工况下,流化床操作条件以管壁温度约853K、CH4线速约18 cm/s、空速GHSV=(3～4)×104ml/(h·g)为宜;反应1.0h,每克催化剂上的CNT最高产率达10 g.实验结果可为较大管径流化床反应器的设计以及实现催化剂还原活化与原料气CH4裂解长管反应串联一体化提供依据.     

碳纳米管的制备及其在钌络合物催化氧化环己烯中的应用

制备了Fe Cu/SiO2 催化剂 ,用该催化剂在 5 5 0℃裂解乙烯制得了碳纳米管 ,电镜结果显示碳纳米管直径在 15～ 2 0nm之间。在钌络合物催化的环己烯氧化反应中加入碳纳米管 ,使环己烯的转化率达到 99 0 % ,Ru催化剂TOF达到了 2 90 0 0h 1。结果表明碳纳米管可以提高钌络合物的催化氧化活性 ,并且抑制产物中环己烯醇的进一步氧化。     

氧化铝表面Ti修饰对负载金属Mo分散性能的影响

分别用扫描透射-高角环形暗场像(HAADF-STEM)和高分辨电子显微技术(HREM)表征了氧化态和硫化态Mo/Al_2O_3,Mo/6%TiO_2-Al_2O_3,Mo/12%TiO_2-Al_2O_3催化剂中MoO_3颗粒尺寸和MoS_2片晶的层数与长度,发现氧化态催化剂中MoO_3颗粒的平均尺寸从Ti修饰前的0.7nm增加到修饰后的1.0nm;硫化态催化剂中MoS_2片晶的平均层数从1.1增加到1.2,平均长度从3.0nm增加到3.2nm。并从金属-载体相互作用理论解释了其形成机理。基于以上结果,根据MoO_3颗粒和MoS_2片晶中钼原子数变化,研究了催化剂硫化过程中金属晶粒的生长演变过程。     

用于新型热电薄膜氢气传感器的负载型Pt催化剂

选用Pt为活性组分,γ-Al2O3、γ-Al2O3-碳纳米管(CNT)和活性碳纤维布(ACC)为载体,制备了用于热电薄膜氢气传感器的负载型Pt催化剂,研究了3种载体对负载型Pt催化剂活性的影响。实验结果表明,在载体中加入CNT可有效提高负载型Pt催化剂的活性;ACC的高比表面积使Pt/ACC催化剂的活性最高。确定了Pt/ACC催化剂的最佳制备条件:Pt质量分数19.9%,还原温度180℃,还原时间3h。将Pt/ACC催化剂与热电薄膜结合进行氢敏性能测试,测试结果显示,使用Pt/ACC催化剂的热电薄膜氢气传感器在室温下即具有优异的性能,在30℃下表现出最高的饱和温差(47℃)和快速响应与恢复性能;在160℃以下对工作气体的选择性极佳。     

Mo/CNT催化剂在渣油加氢裂化反应中的应用

利用等体积浸渍法制备了不同金属含量的碳纳米管（CNT）和γ-Al2O3负载Mo金属催化剂,并在孤岛减压渣油（GDVR）加氢裂化反应中评价其催化效果;比较了两种催化剂在渣油加氢裂化条件下的催化效果,探讨了复配金属Co对催化剂催化效果的影响。结果明：在GDVR加氢裂化反应中,Mo/CNT金属催化剂具有很好的加氢、脱硫及抑焦效果,而催化活性随催化剂中金属含量的增加而增强;在相同反应条件下,Mo/CNT催化剂的催化效果要优于Mo/γ-Al2O3催化剂;复配金属Co的加入,能明显的促进Mo/CNT催化剂在GDVR加氢裂化中的催化效果。     

掺杂Cu的Ni基催化剂用于制备碳纳米管

以共浸渍法制备的Ni-Cu-Al金属复合物为催化剂,甲烷高温裂解合成碳纳米管。考察了Cu含量对Ni-Cu-Al催化剂活性和碳纳米管形貌的影响及焙烧温度和焙烧气氛对Ni-Cu-Al催化剂性能的影响。采用透射电子显微镜对Ni-Cu-Al催化剂和碳纳米管的形貌进行了表征,采用程序升温还原方法考察了Ni-Cu-Al催化剂的还原温度。实验结果表明,在Ni-Al催化剂中加入Cu不仅可提高催化剂的活性、延长催化剂的寿命,还有助于控制生成的碳纳米管的内径。当n(Ni)∶n(Cu)∶n(Al)=75∶15∶10时,Ni-Cu-Al催化剂的BET比表面积最大,为278.18m2/g;活性也最高,在甲烷流量60mL/min、反应温度1023K、反应时间300min的条件下,碳纳米管的收率(以催化剂的质量计)为23.66g。Ni-Cu-Al催化剂的最佳焙烧条件为350℃,氮气气氛。     

甲醇气相羰基化非铑非卤素新催化体系研究Ⅲ.硫化的单组分Mo/C催化剂制备及羰化性能

采用硫化铵溶液硫化法制备的Mo/C催化剂经还原活化后具有很高的甲醇气相羰化活性与选择性。最佳的催化剂制备条件为 :Mo/S摩比为 1 /4、氢气还原温度为 450℃。最佳的羰化反应工艺条件为 :反应温度 2 80℃ ,CH3OH/CO进料摩比为 1 /2 ,CO的GHSV为 450 0L/(kgcat·h) ,此时甲醇转化率达 45 2 % ,醋酸甲酯选择性为77 8% ,产物时空收率高达 1 9 2 3mol/(kgcat·h)。     

铁基催化剂裂解乙烯制备高纯度碳纳米管

研究了纳米Fe/A l2O3催化剂在流化床中裂解乙烯制备碳纳米管的情况。催化剂上铁晶粒的尺寸随铁负载量的增加呈线性增大。碳产品的生长倍率先随着铁负载量的增加而增大;在铁负载量(质量分数)为33%时达到最大值;然后逐渐减小。在铁负载量相同时,催化剂上的铁晶粒尺寸随还原温度和反应温度的升高而增大。较低的反应温度(773K)对提高碳产品的生长倍率及抑制无定形碳的形成有利。在铁负载量33%、还原温度773K的催化剂作用下,反应温度为773K时,可得到生长倍率(以每克催化剂生成的碳产品的质量计)为75g/g、平均直径为10~15nm的碳纳米管,产品中几乎不含无定形碳及被碳包覆的铁晶粒。     

甲醇气相羰化非铑非卤素新催化体系研究 I.新的硫化物催化剂制备方法及其羰化性能

采用（ＮＨ４）２Ｓ溶液硫化制备了一系列Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ硫化物负载型催化剂，结果表明，用此方法制备的硫化物催化剂比用Ｈ２与ＣＳ２（或Ｈ２Ｓ）气相硫化法制备的催化剂具有高的羰化活性与选择性，除硫化的ＣｒＣｏ／Ｃ催化剂无羰化活性外，其余在无任何促进剂下均对甲醇气相羰化具有活性，其羰化活性顺序为：ＭｏＣｏ／Ｃ＞ＭｏＮｉ／Ｃ＞ＷＣｏ／Ｃ＞ＷＮｉ／Ｃ＞ＭｏＦｅ／Ｃ。实验还发现，添加第３组分（Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ），对硫化的ＭｏＣｏ／Ｃ催化剂活性无明显促进作用     

甲醇气相羰化非铑非卤素新催化体系研究 Ⅰ.硫化的CoMo/C系催化剂制备

制备了一系列硫化的负载型ＣｏＭｏ催化剂，在没有添加任何卤素作促进剂的情况下，研究了它们的甲醇气相羰化性能。实验表明，活性炭是最佳载体；硫化的Ｍｏ／Ｃ本身无羰化活性，但能促进甲醇的转化，Ｃｏ有利于羰化产物生成；Ｃｏ、Ｍｏ质量含量各为１０％时，硫化的ＣｏＭｏ／Ｃ催化剂具有较好的活性与选择性；反应温度为３００℃时，催化剂的羰化活性最高。当空速为１６００Ｌ／（ｋｇ·ｈ）、甲醇进料浓度为８．４ｍｏｌ％时，甲醇转化率达３１．５％，醋酸甲酯时空收率高达０．５６９ｍｏｌ／（ｋｇ·ｈ）。     

纳米NiO/碳纳米管复合催化剂的制备

以碳纳米管(CNTs)为载体,采用化学沉淀法制备了纳米NiO/CNTs复合催化剂;按正交设计进行实验,考察了搅拌转速、NaOH溶液浓度、NaOH溶液的滴加速率和反应温度对催化剂制备的影响,得到最佳的制备条件:搅拌转速150r/min、NaOH溶液浓度0.1mol/L、滴加速率5.0mL/min、反应温度40℃。对在最佳条件下制备的纳米NiO/CNTs复合催化剂进行了X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱和BET比表面积分析。分析结果表明,纳米NiO/CNTs复合催化剂中纳米NiO结晶好、均匀沉积在CNTs载体上,由于CNTs的载体支撑作用,减少了纳米NiO的团聚,使其保持了较小的粒径,且增大了比表面积。     

多规格碳纳米管的制备研究

在富氧条件下,通过控制催化剂煅烧温度(600~1000℃)获得不同粒径大小的催化剂LaCu0.2Ni0.8Oy。以乙炔为碳源,不同粒径大小的LaCu0.2Ni0.8Oy为催化剂,在700℃下合成出管径分别为5~10nm、10~20nm、20~30nm、30~40nm、40~60nm等多种规格的碳纳米管。实验结果表明:催化剂煅烧温度在600~900℃时,碳纳米管具有较高的产率(大于7g/g-cat),尤其当催化剂煅烧温度在600~700℃时,碳纳米管产率最高(大于15g/g-cat),与此同时,在富氧条件下,催化剂煅烧时间大大缩短,碳纳米管成本降低。     

甲醇气相羰基化非铑非卤素新催化剂体系研究Ⅳ.还原温度对硫化的Mo/C催化剂的影响

对硫化的Mo/C催化剂还原温度的考察表明 ,还原温度愈高 ,甲醇气相羰基化转化率愈低 ,但羰化产物醋酸甲酯选择性增加 ,较适宜的还原温度为 45 0℃ ,此时醋酸甲酯收率最大。扫描电镜观察发现 ,催化剂活性组分易在活性炭载体上聚集成颗粒 ,还原温度升高 ,颗粒增大 ,活性下降 ,但对控制副反应 ,提高选择性有利。对 45 0℃下还原的催化剂电子探针分析表明 ,活性炭基体表面上催化剂组成为MoS2 ,而在聚集的颗粒上Mo/S摩比高达 5 / 1 ,钼主要以零价形式存在。     

碳纳米管负载非晶态NiP合金的催化性能

以碳纳米管(CNTs)为载体,用诱导-化学还原法制备了负载型非晶态 NiP 合金(NiP/CNTs)催化剂,并在相同条件下制备了非负载型非晶态 NiP 合金催化剂。用透射电子显微镜、X 射线衍射、等离子体发射光谱、低温氮吸附、X 射线光电子能谱和氢-程序升温脱附方法对这两种催化剂进行了表征。表征结果显示,NiP 合金和 NiP/CNTs 催化剂均具有非晶态结构;CNTs 的分散作用有效防止了 NiP 合金晶粒的团聚;NiP/CNTs 催化剂中的 CNTs 能将部分电子转移到 Ni 上,形成富电子 Ni;富电子 Ni 上形成的 Ni—H吸附键较弱。苯加氢实验结果表明,NiP/CNTs 催化剂的苯加氢活性较 NiP 合金催化剂低,但前者的比活性高,这与CNTs 载体的分散作用、CNTs 载体对 NiP 的给电子作用以及 CNTs 载体的贮氢性能有关。