本发明涉及一种高石墨化碳颗粒的制备方法，特别是提供了一种零排放批量化制备纳米碳颗粒的方法。
背景技术：
高度石墨化的碳颗粒，如碳球、纳米碳管、碳纤维、洋葱碳等，由于其良好的电子、机械性能，化学惰性，生物相容性，正在被广泛地应用于工程、电子、化工、生物等领域。其中，石墨化的洋葱碳，在超电容、催化剂负载、药物缓释等方面有广阔的应用前景。而碳包裹的磁性金属离子(催化剂)由于石墨化外壳优异的物理化学性质，保护了其中活泼的磁性金属，在电磁、光学性质的研究以及核磁共振成像、磁性悬浮密封液等领域有着重要的应用。
迄今为止，科学家们探索了多种制备石墨化碳颗粒的方法，如化学气相沉积(cvd)、电弧放电、激光蒸发、溶剂热解等方法。但是大部分方法都需要昂贵的特殊设备，以及大量的能源输入，且不利于工业化批量生产。采用催化热解法制备一维纳米碳颗粒，一般采用芳香烃气体作为碳源，氢气、氩气或者氮气作为稀释气和载气。稀释气和载气的作用主要是夹带碳源进入反应，调节反应过程中碳氢比。在实际的应用中，为了获得较高质量一维纳米碳颗粒，过程的关键是要研发出高活性(甲烷有高的单程转化率)、高稳定性和高选择性的催化剂。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供了一种零排放批量化制备纳米碳颗粒的方法。
为实现以上目的，本发明专利采用的制作过程为：
一种零排放批量化制备纳米碳颗粒的方法，以烷烃气体为原料气，加入不同的催化剂在600～800℃温度和1～8bar的压力下，将含有芳香烃的原料气体通入催化裂解反应器进行催化裂解反应，制备出不同形貌的纳米碳颗粒。
所述的催化剂为不同mo、ni(fe，co)和mg含量的mox-ni(fe，co)y-mgoz固溶体催化剂、ni/y-型沸石结构催化剂、la2nio4催化剂、ni/mcm-41催化剂、fe-cr合金催化剂和lani0.9co0.1o3催化剂。
所述的催化剂为不同mo、ni(fe，co)和mg含量的mox-ni(fe，co)y-mgoz固溶体，则催化裂解后所得到的石墨化碳颗粒为单壁碳纳米管(swcnt)。
所述的催化剂为la2nio4，则催化裂解后所得到的碳颗粒为多壁碳纳米管(mwcnt)，所得多壁碳纳米管内径为15nm左右，壁层40曾左右。
所述的原料气中同时通入苯(体积分数为100ppm)，催化剂为ni/mcm-41，催化裂解后所得到的碳颗粒为直径在500纳米左右的微米级圆盘碳(mcd)。
所述的催化剂为fe-cr合金催化剂，催化裂解后所得到的碳颗粒为纳米洋葱碳(cno)，且该纳米洋葱碳碳层在50层左右，直径在100nm左右。
所述的催化剂为lani0.9co0.1o3，催化裂解后所得到的碳颗粒为微米级碳纤维。
本发明利用甲烷在催化剂上裂解机理为：ch4可以在一定条件下发生如下裂解反应：ch4→c+2h2甲烷催化裂解，能耗低，通过改变反应条件，尤其是催化剂的结构和种类，这一反应可生产纳米碳颗粒，如优良结构的碳纳米管、碳纳米纤维和碳纳米颗粒，可以广泛应用于催化剂载体、储氢颗粒和增强颗粒，同时可以零排放制氢气。
具体实施方式
本发明以天然气、煤层气、沼气等烷烃气体为原料气，在催化剂存在下，在600～800℃温度和1～8bar的压力下，将原料气体通入反应器进行催化裂解反应制备纳米碳颗粒，当所选用催化剂分别为不同mo、ni(fe，co)和mg含量的mox-ni(fe，co)y-mgoz固溶体催化剂、ni/y-型沸石结构催化剂、la2nio4催化剂、ni/mcm-41催化剂、fe-cr合金催化剂和lani0.9co0.1o3催化剂时，裂解原料气制备的碳颗粒相应为石墨化程度高的单壁纳米碳管、纳米碳球、纳米洋葱碳、微米碳盘、微米碳纤维等。
下面结合实施列对本发明作进一步说明，但不限于此。
实施例1：
以不同mo、ni(fe，co)和mg含量的mox-ni(fe，co)y-mgoz固溶体为催化剂，裂解温度为800℃，常压下催化裂解后所得碳颗粒为单壁碳纳米管(swcnt)；以mo0.1fe0.05mg0.85ox、mo0.105co0.045mg0.85ox和mo0.2ni0.1mg0.7ox固体氧化物为催化剂，则催化裂解后所得到的碳颗粒为薄壁碳纳米管(twcnt)，管径顺序为：twcntfe＜twcntc。＜twcntni，且twcntfe和twcntc。为闭合薄壁碳纳米管，twcntni为端口敞开式碳纳米管；以la2nio4为催化剂，催化裂解后所得到的碳颗粒为多壁碳纳米管(mwcnt)，所得多壁碳纳米管内径为15nm左右，壁层40曾左右。
实施例2：
原料气中同时通入苯(体积分数为100ppm)以ni/mcm-41为催化剂，催化裂解后所得到的碳颗粒为直径在500纳米左右的微米级圆盘碳(mcd)；以fe-cr合金为催化剂，催化裂解后所得到的碳颗粒为纳米洋葱碳(cno)，800℃下，该反应转化率为90％左右，接近理论转化率(92.9％)，且所产纳米洋葱碳在50层左右，直径在100nm左右；以lani0.9co0.1o3为催化剂，催化裂解后所得到的碳颗粒为微米级碳纤维。