[发明专利]一种改善流化性能的催化剂、碳纳米管及碳纳米管浆料

说明书

本发明涉及碳纳米管催化剂技术领域，具体公开了一种改善流化性能的催化剂、碳纳米管及碳纳米管浆料，改善流化性能的催化剂通过将催化剂原始粉末压实至松装密度为0.38‑0.87g/cm3，接着破碎和过筛制得，所述改善流化性能的催化剂的粒径为10‑120目。改善处理后催化剂的流化性明显变好，且利用该催化剂在流化床上制备的碳纳米管松装密度提高，比表面积降低，导电性能保持不变甚至提高，从而提高了碳纳米管的应用价值。

技术领域

本发明涉及碳纳米管催化剂技术领域，尤其是涉及一种改善流化性能的催化剂、碳纳米管及碳纳米管浆料。

背景技术

碳纳米管是一种管状材料，其中碳原子以六边形蜂窝形状结合在一起，这种特殊结构使碳纳米管表现出优异的导电性，并在各种技术领域中应用广泛，例如，锂离子电池,场发射显示器和气体传感器等。

碳纳米管一般通过化学气相沉积、电弧放电等技术生产。其中，化学气相沉积通常在高温下，采用金属催化剂原始粉末催化气态烃碳源在流化床反应器中反应而形成碳纳米结构。碳纳米管的松装密度和比表面积与催化剂粉末的组成、粒径大小和松装密度的高低密切相关。催化剂的尺寸往往是微米级、甚至纳米级，使其具有较大的比表面积，但正是由于金属催化剂原始粉末的比表面积较大，导致其容易在流化床反应器内壁结块，造成流化床反应器传热不均而导致反应效率降低。因此在流化床反应器上生产碳纳米管过程中，要求金属催化剂原始粉末的流化性能好，以免在反应过程中出现粘壁现象而导致产率降低，且粘壁后，要在生产过程中停机清理才能恢复生产，导致生产效率降低。

如何制备出流化性能好的催化剂，是流化床制备高纯度且低成本的碳纳米管的关键技术瓶颈。

发明内容

为了能够提供一种流化性能好的催化剂，本发明提供了一种改善流化性能的催化剂、碳纳米管及碳纳米管浆料，在流化床上制备碳纳米管时，增加碳纳米管的松装密度，降低碳纳米管的比表面积，且使碳纳米管的导电性能保持不变甚至提高。

一种改善流化性能的催化剂，通过将催化剂原始粉末压实至松装密度为0.38-0.87g/cm³，接着破碎和过筛制得，所述改善流化性能的催化剂的粒径为10-120目。

催化剂原始粉末在流化床上进行碳纳米管制备过程中十分容易产生结壁现象，导致产率下降，需要通空气焙烧反应罐内壁上的催化剂结碳块来恢复产量，其无法实现连续生产，导致生效效率大大降低。尤其催化剂原始粉末的比表面积越高，其结壁越严重，且通空气烧废的次数变多，导致生产成本增加。

催化剂原始粉末压实处理过程中，当催化剂原始粉末的压实程度过低，而使催化剂的松装密度较低，催化剂颗粒仍不易粘结或者处于粘结不稳定状态，催化剂颗粒的流化性仍然较差，十分容易结壁。当催化剂原始粉末压的过实，催化剂的松装密度过高，则导致催化剂的积碳倍率大幅度降低，同时由该催化剂制备的碳纳米管导电性也大幅度下降，严重降低碳纳米管的应用价值。而当催化剂原始粉末经压实处理直至松装密度为0.38-0.87g/cm³，催化剂的微观形貌和外观变化不大，其性能测试表明，催化剂颗粒的基本流动能增加至256-1738mJ，表明本申请制备的催化剂流动性较佳，且重复测试过程中的稳定性较好，碳纳米管生产过程中上述催化剂不易出现结壁现象。

与催化剂原始粉末相比，采用改善流化性能的催化剂生产碳纳米管的松装密度提高，每台流化床上可以装载更多的碳纳米管，并且碳纳米管的比表面积降低，碳纳米管更容易分散在介质中，再者碳纳米管的体电阻率能保持不变甚至降低，使碳纳米管的导电性不变甚至进一步提高，因此采用改善流化性能的催化剂生产碳纳米管，其应用性能更佳，具有较高的经济价值和商业前景。

进一步地，所述改善流化性能的催化剂的过筛目数为10-60目。

经过10-60目的筛网筛选出粒径更为均匀且合适的催化剂颗粒且过筛后催化剂的颗粒均匀，催化剂颗粒的流化性较佳。

优选的，所述压实过程中，压力为1-50MPa。