[发明专利]碳纳米管制备用催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及碳纳米管制备技术领域，公开一种碳纳米管制备用催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)制备Fe₃O₄磁核：将三氯化铁溶液和醋酸钠溶于乙二醇中形成溶液，将溶液在200℃晶化反应8h，反应产物经冷却、洗涤分离、干燥、研磨，得到Fe₃O₄；2)制备催化剂前体：通过双滴共沉淀法制备Fe₃O₄@NiFe‑LDH、Fe₃O₄@CoFe‑LDH或Fe₃O₄@CoFeNi‑LDH催化剂前体；3)制备催化剂：将步骤2)制得的催化剂前体在还原气氛下进行还原，得到催化剂。该制备方法制得的催化剂催化碳纳米管的制备，具有较高的催化活性。

技术领域

本发明属于碳纳米管制备技术领域，特别涉及一种碳纳米管制备用催化剂的制备方法。

背景技术

碳纳米管(CNT)是由碳元素构成的一个中空管状结构，又名巴基管，是一种具有特殊结构(直径在几纳米至几十纳米之间、长度可达数微米、管子两端基本上都封口)的一维量子材料。

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多优异的力学、电学和化学性能：1)力学性能：碳纳米管的抗拉强度达到50～200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6，硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可拉伸，长径比一般在1000∶1以上，是理想的高强度纤维材料；2)电学性能：由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能；3)热学性能：碳纳米管具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料，另外，碳纳米管有着较高的热导率，可大大改善复合材料的热导率。除此之外碳纳米管还具有光学和储氢等其他良好的性能，正是这些优良的性能使得碳纳米管被认为是理想的聚合物复合材料的增强材料。

鉴于碳纳米管具有优异的物理化学和机械性能，其巨大的潜在应用价值得到了广泛的关注。碳纳米管应用研究主要集中在复合材料、氢气存储、电子器件、电池、超级电容器、场发射显示器、量子导线模板电子枪及传感器和显微镜探头等领域。

碳纳米管的制备方法包括：电弧法、化学气相沉积法(CVD)、催化热分解法、水热法等，其中CVD法具有成本低廉、操作方便等优点，已被广泛应用于CNT的制备。制备CNT过程中，如不加催化剂，产物中只有无定型碳，而只有加入催化剂后，生成物中才含有大量的单、多壁碳纳米管。催化剂是纳米管制备不可缺少的因素。

制备碳纳米管的催化剂有金属单质和化合物，金属单质有Fe、 Co、Ni、Mo、Cr、Cu、Pt等，也可以用双金属、多金属和合金作为催化剂，化合物包括上述金属的盐、氧化物等。负载型金属催化剂有可很好的解决金属单质催化剂颗粒的团聚、富集等问题，但是存在活性低、不利于碳纳米管提纯的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述情况，本发明的目的是提供一种碳纳米管制备用催化剂的制备方法，通过将磁性材料Fe₃O₄与水滑石相结合，制得的催化剂用于碳纳米管制备时，具有较高的催化活性。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提供一种碳纳米管制备用催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)制备Fe₃O₄磁核：将三氯化铁溶液和醋酸钠溶于乙二醇中形成溶液，将溶液在200℃晶化反应8h，反应产物经冷却、洗涤分离、干燥、研磨，得到Fe₃O₄；