一种负载型束型碳纳米管及其催化剂的制作方法与流程

1.本发明涉及碳纳米管技术领域，具体为一种负载型束型碳纳米管及其催化剂的制作方法。


背景技术：

2.锂电池市场对碳纳米管导电浆料需求保持高速增长；氢燃料汽车的布局扩大，氢燃料电池的需求提升；sdi、lgc等大厂在加速碳纳米管导电剂在动力电池领域的导入；高镍化、硅基负极市场放量，对碳纳米管导电浆料需求提升；其他运用领域固态电池、轮胎、纺织、半导体等的拓展。
3.碳纳米管的形态对于碳纳米管的电导率及理化性能具有重要意义。现有技术制备的碳纳米管多相互纠缠，导致材料整体的导线性能较差。cn201710778447.5公开了一种制备束丛状碳纳米管用催化剂、其制备方法及束丛状碳纳米管。其碳纳米管主体部分虽然具备束从状特征，但是其上仍然具有较多相互纠缠的碳纳米管，严格意义上将仅属于半束型半缠结型，而没有做到完整的束型。因此，其电导率仍然不佳。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述问题，提供一种负载型束型碳纳米管及其催化剂的制作方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种负载型束型碳纳米管的催化剂的制作方法，包括如下步骤:
6.s1.配置钼与柠檬酸溶液，放入a容器中；
7.s2.配置硝酸钴溶液，放入b容器中；
8.s3.观察容器a、b中溶液为澄清时，将两种溶液充分混合；
9.s4.向s3所得混合溶液中加入氧化镁载体；
10.s5.进行恒温水浴加热，加热温度为50-70℃；
11.s6.加热完毕后，将混合溶液放入真空旋转蒸发仪内，进行真空干燥；
12.s7.将上述溶液放入马弗炉内煅烧；
13.s8.研磨得到成品负载型碳纳米管催化剂。
14.作为改进，步骤s1中所述钼与柠檬酸溶液的摩尔比为0.1-1：1。
15.作为改进，步骤s2中所述硝酸钴溶液的添加量为：硝酸钴与钼的摩尔比为10：1-10。
16.作为改进，步骤s4中所述氧化镁载体的添加量为：氧化镁、硝酸钴与钼的比例为100：10：1-10。
17.作为改进，步骤s5中所述水域加热的时间为20-40min。
18.作为改进，步骤s6中所述真空旋转蒸发仪的工作条件为：负压0.1bar，真空干燥60min。
19.作为改进，步骤s7中所述马弗炉煅烧的方法为：300℃加热60min,然后以10℃/min
的升温速率升温至720℃，加热180min。
20.作为改进，所述步骤s8研磨后过60-100目筛。
21.本发明公开了一种负载型束型碳纳米管的制作方法，包括如下步骤：
22.步骤1、向50mm石英反应器中加入1g催化剂(60目～80目)，称量精确到0.01g；
23.步骤2、将石英反应器顶部密封后插入50mm三段加热炉；
24.步骤3、接好进气和出气管路，检查热电偶显温是否正常；
25.步骤4、打开质量流量计控制面板电源；
26.步骤5、打开n2气路，调节n2流量为2l/min；
27.步骤6、打开加热电源，将三段控温均设定成660℃；
28.步骤7、当三段温度均稳定在660℃后打开氢气阀门，准备氢还原；
29.步骤8、将n2流量降为1l/min，调节h2流量为1l/min，氢还原5min；
30.步骤9、记录开始还原时的显温温度和气体流量；
31.步骤10、打开丙烯阀门，准备积碳反应；
32.步骤11、将n2流量降为1l/min，调节丙烯流量为1l/min，积碳1小时；
33.步骤12、反应结束后关闭丙烯阀门，将n2流量升至2l/min，关闭反应炉加热电源，缓慢将石英反应器取出；
34.步骤13、记录积碳反应开始和反应结束时的显温温度和气体流量。
35.本发明的优点在于：
36.本发明采用浸渍法制作碳纳米管催化剂，浸渍法可以将活性物质均匀负载在载体表面，有效提高催化剂的活性，避免制作的碳纳米管产生缺陷。
37.本发明制备的碳纳米管为束型结构，相互缠结的碳纳米管含量少，导电效果好理化性能好。
38.本发明制作催化剂及碳纳米管的方法简单，可以进行广泛的市场推广。
附图说明
39.图1为本发明制作催化剂的工艺流程图。
40.图2为实施例1制作的碳纳米管的形貌。
41.图3为实施例2制作的碳纳米管的形貌。
42.图4为实施例4制作的碳纳米管的形貌。
43.图5为实施例4制作的催化剂的形貌。
具体实施方式
44.下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限定本发明的保护范围。
45.实施例1
46.本实施例公开了一种负载型束型碳纳米管的催化剂的制作方法，包括如下步骤:
47.s1.配置钼与柠檬酸溶液，放入a容器中，钼与柠檬酸溶液的摩尔比为0.1：1；
48.s2.配置硝酸钴溶液，放入b容器中，硝酸钴溶液的添加量为：硝酸钴与钼的摩尔比为10：1；
49.s3.观察容器a、b中溶液为澄清时，将两种溶液充分混合；
50.s4.向s3所得混合溶液中加入氧化镁载体，氧化镁载体的添加量为：氧化镁、硝酸钴与钼的比例为100：10：1；
51.s5.进行恒温水浴加热，加热温度为50-70℃，加热时间30min；
52.s6.加热完毕后，将混合溶液放入真空旋转蒸发仪内，负压0.1bar，真空干燥60min；
53.s7.将上述溶液放入马弗炉内煅烧，300℃加热60min,然后以10℃/min的升温速率升温至720℃，加热180min；
54.s8.研磨，过60-100目筛得到成品负载型碳纳米管催化剂。
55.本实施例还公开了一种负载型束型碳纳米管的制作方法，包括如下步骤：
56.步骤1、向50mm石英反应器中加入1g催化剂(60目～80目)，称量精确到0.01g；
57.步骤2、将石英反应器顶部密封后插入50mm三段加热炉；
58.步骤3、接好进气和出气管路，检查热电偶显温是否正常；
59.步骤4、打开质量流量计控制面板电源；
60.步骤5、打开n2气路，调节n2流量为2l/min；
61.步骤6、打开加热电源，将三段控温均设定成660℃；
62.步骤7、当三段温度均稳定在660℃后打开氢气阀门，准备氢还原；
63.步骤8、将n2流量降为1l/min，调节h2流量为1l/min，氢还原5min；
64.步骤9、记录开始还原时的显温温度和气体流量；
65.步骤10、打开丙烯阀门，准备积碳反应；
66.步骤11、将n2流量降为1l/min，调节丙烯流量为1l/min，积碳1小时；
67.步骤12、反应结束后关闭丙烯阀门，将n2流量升至2l/min，关闭反应炉加热电源，缓慢将石英反应器取出；
68.步骤13、记录积碳反应开始和反应结束时的显温温度和气体流量。
69.实施例2
70.本实施例公开了一种负载型束型碳纳米管的催化剂的制作方法，包括如下步骤:
71.s1.配置钼与柠檬酸溶液，放入a容器中，钼与柠檬酸溶液的摩尔比为0.2：1；
72.s2.配置硝酸钴溶液，放入b容器中，硝酸钴溶液的添加量为：硝酸钴与钼的摩尔比为10：2；
73.s3.观察容器a、b中溶液为澄清时，将两种溶液充分混合；
74.s4.向s3所得混合溶液中加入氧化镁载体，氧化镁载体的添加量为：氧化镁、硝酸钴与钼的比例为100：10：2；
75.s5.进行恒温水浴加热，加热温度为50-70℃，加热时间30min；
76.s6.加热完毕后，将混合溶液放入真空旋转蒸发仪内，负压0.1bar，真空干燥60min；
77.s7.将上述溶液放入马弗炉内煅烧，300℃加热60min,然后以10℃/min的升温速率升温至720℃，加热180min；
78.s8.研磨，过60-100目筛得到成品负载型碳纳米管催化剂。
79.本实施例使用催化剂制备碳纳米管的方法与实施例1相同。
80.实施例3
81.本实施例公开了一种负载型束型碳纳米管的催化剂的制作方法，包括如下步骤:
82.s1.配置钼与柠檬酸溶液，放入a容器中，钼与柠檬酸溶液的摩尔比为0.5：1；
83.s2.配置硝酸钴溶液，放入b容器中，硝酸钴溶液的添加量为：硝酸钴与钼的摩尔比为10：5；
84.s3.观察容器a、b中溶液为澄清时，将两种溶液充分混合；
85.s4.向s3所得混合溶液中加入氧化镁载体，氧化镁载体的添加量为：氧化镁、硝酸钴与钼的比例为100：10：5；
86.s5.进行恒温水浴加热，加热温度为50-70℃，加热时间30min；
87.s6.加热完毕后，将混合溶液放入真空旋转蒸发仪内，负压0.1bar，真空干燥60min；
88.s7.将上述溶液放入马弗炉内煅烧，300℃加热60min,然后以10℃/min的升温速率升温至720℃，加热180min；
89.s8.研磨，过60-100目筛得到成品负载型碳纳米管催化剂。
90.本实施例使用催化剂制备碳纳米管的方法与实施例1相同。
91.实施例4
92.本实施例公开了一种负载型束型碳纳米管的催化剂的制作方法，包括如下步骤:
93.s1.配置钼与柠檬酸溶液，放入a容器中，钼与柠檬酸溶液的摩尔比为1：1；
94.s2.配置硝酸钴溶液，放入b容器中，硝酸钴溶液的添加量为：硝酸钴与钼的摩尔比为1：1；
95.s3.观察容器a、b中溶液为澄清时，将两种溶液充分混合；
96.s4.向s3所得混合溶液中加入氧化镁载体，氧化镁载体的添加量为：氧化镁、硝酸钴与钼的比例为10：1：1；
97.s5.进行恒温水浴加热，加热温度为50-70℃，加热时间30min；
98.s6.加热完毕后，将混合溶液放入真空旋转蒸发仪内，负压0.1bar，真空干燥60min；
99.s7.将上述溶液放入马弗炉内煅烧，300℃加热60min,然后以10℃/min的升温速率升温至720℃，加热180min；
100.s8.研磨，过60-100目筛得到成品负载型碳纳米管催化剂。
101.本实施例使用催化剂制备碳纳米管的方法与实施例1相同。
102.对实施例1-4所生产的碳纳米管进行性能测试和形貌分析，结果如下：
103.表1各实施例碳纳米管性能和形貌
[0104] 生长率电导率(s/m)堆密度(g/cm3)碳纳米管形貌实施例12580560.035束型+缠结型实施例22282450.0351束型+缠结型实施例31589000.0336束型+缠结型实施例415112000.0240束型
[0105]
如图2-3所示，当钼与钴的摩尔比值＜1时实施例1中制备出的碳纳米管的形态为束型与缠结型结合的状态；而如图4所示，当钼与钴的摩尔比值＝1时实施例1中制备出的碳
纳米管相互纠缠的现象已经基本消失，碳纳米管整体形貌为束型。对实施例4进行性能测试后，其导电性能具有明显提升。
[0106]
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不等同于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，不脱离本发明的精神和范围下所做的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。