不同活性炭负载的镍基催化剂上废塑料裂解制碳纳米管性能

以椰壳炭、竹炭和木炭三种活性炭为载体,采用浸渍法制备炭负载金属镍的催化剂,考察其在废塑料裂解制备碳纳米管过程中的催化反应性能;采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪、比表面积分析仪等手段分析了催化剂和产物碳纳米管的形貌和结构。结果表明,椰壳活性炭为载体制备的镍基催化剂上碳纳米管产量最高、石墨化程度最好。以椰壳活性炭为载体制备的镍基催化剂为例,研究了反应温度和镍负载量对其催化性能的影响。     

催化裂解CH4制备碳纳米管的影响因素

以柠檬酸法制备的Fe-MgO、Co-MgO和Ni-MgO为催化剂,CH4为碳源气,H2为还原气,在873、973和1073 K制备出碳纳米管,通过TEM和拉曼光谱表征,讨论了催化剂、制备温度、反应时间等因素对碳纳米管形貌、产率和内部结构的影响.结果表明:不同的催化剂在相同的温度下制备的碳纳米管的形态和内部结构有很大的差异.其中Fe-MgO催化剂制备的碳纳米管管径粗,且大小不均匀,而Ni-MgO催化剂制备的碳纳米管管径较细、较均匀.碳纳米管的产率随着裂解温度的变化而改变.Fe-MgO催化剂制备碳纳米管的产率随制备温度的升高而提高,而Ni-MgO催化剂制备碳纳米管的产率随制备温度的升高而降低.Fe-MgO催化剂制备碳纳米管,在1073K甚至更高的制备温度才能达到其最高产率.Co-MgO催化剂制备碳纳米管的产率在973 K左右产率较高,而用Ni-MgO催化剂制备碳纳米管,则在873 K甚至更低的制备温度就能达到最高产率.反应时间与碳纳米管的产率不成正比,有一最佳反应时间,如Ni-MgO催化剂的最佳反应时间为2 h.     

催化剂对纳米聚团床法制备的纳米碳材料形貌的影响

 在纳米聚团床中用催化化学气相沉积法批量制备了碳纳米管，研\r\n究了过渡金属催化剂对碳纳米管形貌和产量的影响．实验结果表明，含\r\n铁催化剂的活性较低，产率较低，但产品质量较好；含镍催化剂的活性\r\n较高，产率较高，但产品质量较差；在钴催化剂作用下发现了一种新型\r\n的针状纳米碳材料．用含载体较少的铁催化剂可以得到纯度较高且微观\r\n结构较好的碳纳米管，但产率较低；不含任何载体的纯镍催化剂则不能\r\n得到碳纳米管．适宜的催化剂组成、催化剂活性点的均匀分布和裂解速\r\n度的控制等构成了纳米聚团床大批量制备碳纳米管技术的关键．     

催化剂制备条件对碳纳米管的影响

用柠檬酸络合法制备的Ni-La-Mg型催化剂催化裂解甲烷合成碳纳米管，并通过测定活性镍表面积研究了催化剂制备过程中柠檬酸浓度及活化温度对碳纳米管生成的影响，TEM测定结果表明，经凝胶自燃烧产生的催化剂，可通过改变柠檬酸的浓度来制得不同粒径的催化剂颗粒，从而获得一定管径的碳纳米管，另外，在500－700℃内，活化温度对催化剂活性影响不大，只有在较低或较高温度时对活性才有较大的影响。     

助剂铬对Ni/MgO催化剂CVD法制备碳纳米管的促进作用

采用溶胶-凝胶法制备了助剂Cr改性的Ni/MgO催化剂, 用化学气相沉积(CVD)法在600 ℃下裂解甲烷生长碳纳米管, 研究了助剂Cr的引入对催化剂微结构和制备碳纳米管性能的影响. 催化剂样品用XRD, TPR和CO-TPD进行了分析, 制备的碳纳米管用TEM和XRD进行了表征. 实验结果表明, NiO和MgO之间存在着强相互作用而形成固溶体, Ni/MgO催化剂经氢气处理后其中的镍氧化物只有极少部分被还原成为镍. 助剂铬的引入明显促进了镍的还原, 使得催化剂表面的Ni活性中心数增多, 从而使催化剂的活性和性能得到了明显的改进. 在加入助剂后碳纳米管的产率明显增加, 当Cr质量分数为8%时, 碳纳米管的产量为未加助剂时产量的5倍, 碳纳米管和催化剂的质量比达到1928. 当Cr含量进一步增加时, Ni在催剂表面聚集形成大颗粒, 制备出的产品中含有大量的碳纳米纤维和无定形碳. 以8%Cr-Ni/MgO催化剂合成的碳纳米管具有比较高的产率且质量较好.     

大管径碳纳米管的可控制备

以乙醇为碳源,Ni-Fe/4(A)分子筛为催化剂,采用化学气相沉积法制备碳纳米管(CNTs).研究了反应温度和Ni/Fe摩尔比对CNTs管径的影响,反应温度对碳产率的影响.利用TEM和SEM观察CNTs形貌,结果显示,CNTs管径随着反应温度的升高和Ni/Fe摩尔比的降低而增大.     

反应温度对甲烷部分氧化Ni/SiC催化剂催化行为的影响

利用X射线衍射、热重分析、X射线光电子能谱、透射电镜等方法,考察了反应温度对甲烷部分氧化Ni/SiC催化剂活性和积炭的影响.结果表明,在甲烷部分氧化过程中,反应温度不仅影响催化剂的活性,而且影响催化剂活性组分的存在形式、积炭量以及积炭的形貌.在500℃下,催化剂活性很低,表面Ni物种十分复杂,催化剂积炭严重,主要为碳纳米管.但在850℃下,催化剂具有稳定的高活性,活性组分表面物种主要为金属Ni,催化剂积炭量少,主要为壳状碳.     

碳纳米管表面的无钯活化化学镀镍研究

本文提出碳纳米管表面无钯活化的化学镀镍方法.碳纳米管经硝酸氧化和碱中和后表面生成羧基,利用羧基吸附镍离子,之后吸附的镍离子被化学还原为镍的纳米微粒并成为化学镀镍的催化活性中心.红外吸收光谱和电子显微镜观察等证实了上述活化过程的机理.实验表明,新的活化方法对碳纳米管表面化学镀是切实可行的,文中同时对化学沉积层的不同形貌进行讨论.     

新型Ni/TiO_2催化剂用于对硝基苯酚催化加氢

以介孔氧化钛晶须为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO2催化剂,通过扫描电镜、X射线衍射、N2吸附脱附、热重分析和程序升温还原技术对催化剂及其前驱体进行了表征,考察了催化剂中Ni含量及焙烧和还原温度对催化剂催化对硝基苯酚加氢反应性能的影响.结果表明,Ni/TiO2催化剂不仅具有晶须状形貌和高结晶度的锐钛晶型,还保持了高比表面积和介孔结构.随着Ni/TiO2催化剂中镍负载量的增加,对硝基苯酚转化率逐渐增加,当镍负载量超过10%时,催化剂活性和选择性没有明显变化.当镍负载量为10%,焙烧和还原温度分别为500和450 ℃时,Ni/TiO2催化剂的加氢活性最佳,是Raney Ni的4倍.该催化剂循环使用7次后未发现明显失活.     

Ni-Cu/α-Al2O3催化剂上天然气转化制备低能耗合成氨原料气

制备了一系列Ｎｉ／Ｃｕ原子比不同的镍铜催化剂，测定了该系列催化剂对天然气、水蒸气和空气转化制备合成氨原料气的催化活性、选择性和稳定性。采用ＴＰＲ技术研究了催化剂的还原性能，以ＳＥＭ观察了催化剂的形貌。此外，还考察了活性组分负载量、铜添加量、催化剂制备方法以及温度和空速等反应条件的影响。结果表明，添加金属铜后，镍催化剂的活性和选择性均提高，随着铜添加量和添加方式的改变，反应活性亦有变化，以镍铜共浸，     

Study of the quality of carbon nanotubes produced by chemical vapor deposition

Method for obtaining carbon nanotubes by the method of chemical vapor deposition with varied amount of catalyst, reaction duration, and temperature is considered. The synthesis of carbon nanotubes with various mode parameters was experimentally studied. The quality of the carbon nanotubes was examined by Raman spectroscopy. It was found that the defectiveness of the carbon nanotubes depends on the synthesis parameters.     

气凝胶催化剂上甲烷裂解制备的碳纳米管结构特征

采用XRD、TGA、SEM、TEM、 Raman光谱等多种表征手段,考察了Al2O3气凝胶催化剂上甲烷裂解生长的碳纳米管的结构特征.制得的碳纳米管形态单一,为管径均匀、管壁光滑的中空纳米管,平均直径在10～20 nm.碳纳米管的比表面积较大,具有较强的抗氧化能力,其结构的长程有序度较石墨低.由碳纳米管的Raman光谱分析可知,碳纳米管存在碳层缺陷和无定形碳.当反应温度升高或甲烷浓度下降时,碳纳米管石墨化程度逐渐提高.     

聚乙烯醇用于碳纳米管的开口及修饰研究

在低温(250 ℃)下,用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)和提纯后的碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)的混合物在空气中加热,以研究聚乙烯醇对碳纳米管的修饰作用,并采用TEM对不同条件下所得的产物进行了形态分析.结果发现,碳纳米管的顶端被打开,随着时间的增加,弯曲的碳纳米管断裂成较短的碳纳米管.聚乙烯醇对碳纳米管的氧化及修饰在实验中得到证实.讨论分析了氧化和修饰机理,认为可能是聚乙烯醇在空气中分解所得的产物的一种或几种在氧化和修饰过程中起主要作用.     

单壁碳纳米管的CVD合成及管径分布

甲烷在以活性氧化铝为载体的Fe、Co、Ni、Ru等催化剂上于850 ℃分解并生成直径为0.8～5 nm的单壁碳纳米管.预先将催化剂在1100 ℃焙烧,能够减少产物中无定形碳的生成.拉曼光谱结果表明,由该法制备的碳纳米管的管径分布主要受温度的影响,较低温度有利于较小直径的单壁碳纳米管的生成和较好的管径选择性.     

利用沸腾床反应器制备碳纳米管

碳纳米管自1991年被日本NEC的Iijima发现以来,已经引起物理、化学和材料科学领域学者的广泛关注,并成为研究热点,理论和实验研究表明,碳纳米管具有独特的电学和力学性质,其导电性与管本身的直径和管的螺旋度有关,随着这些参数的变化,碳纳米管可表现出导体或半导体的性质。扬氏模量的测量表明,碳纳米管具有极高的强度,这些都预示着它具有广泛的应用前景。     

氮掺杂竹节状碳纳米管的催化合成

以有机胺为碳和氮源, 用催化方法合成出了含氮大管径竹节状碳纳米管. Fe/SBA-15分子筛为催化剂, 有机胺经过973 K高温裂解得到氮掺杂竹节状碳纳米管材料(CN_X). 比较了铁含量、二乙胺和六次甲基四胺原料对合成氮掺杂碳纳米管形貌和氮掺杂量的影响; 合成出氮碳比(N/C原子比)为0.26的氮掺杂竹节状碳纳米管材料.     

Efficient synthesis of carbon nanotubes with improved surface area by low-temperature solvothermal route from dichlorobenzene

The synthesis of well-aggregated carbon nanotubes in the form of bundles was achieved by the catalytic reduction of 1,2-dichlorobenzene by a solvothermal approach. The use of 1,2-dichlorobenzene as a carbon source yielded a comparably good percentage of carbon nanotubes in the range of 60–70 %, at a low reaction temperature of 200°C. The products obtained were analysed by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy techniques. The X-ray diffraction studies implied the presence of pure, crystalline, and well-ordered carbon nanotubes. The scanning electron and transmission electron microscopic images revealed the surface morphology, dimensions and the bundled form of the tubes. These micrographs showed the presence of multi-walled carbon nanotubes with an outer diameter of 30–55 nm, inner diameter of 15–30 nm, and lengths of several hundreds of nanometers. Brunauer-Emmett-Teller-based N₂ gas adsorption studies were performed to determine the surface area and pore volume of the carbon nanotubes. These carbon nanotubes exhibit a better surface area of 385.30 m² g^?1. In addition, the effects of heating temperature, heating time, amount of catalyst and amount of carbon source on the product yield were investigated.     

Effect of carbon nanotubes and their dispersion on thermal curing of polyimide precursors

The process of thermal imidization reaction is significant for temperature and time control in the polyimide industry. Here, we report the effect of carbon nanotubes and their states of dispersion on the thermal imidization of the precursor films of polyimide (poly(amic acid)) for the first time. The curing process was followed by measuring Fourier transform-infrared (FT-IR) spectra, fluorescence spectra, thermogravimetric-differential scanning calorimeter (TG-DSC) properties and the refractive indices of films. It was found that by evenly dispersing 1 wt% of carbon nanotubes assisted by a dispersant in the poly(amic acid),the full imidization temperature of the polyimide can be reduced from 300 °C to 250 °C. Different states of distribution of CNTs were observed by light microscopy and scanning electron microscopy, and proved that a better dispersion of carbon nanotubes dramatically enhanced the speed of imidization. Moreover, the DSC results showed that lower decomposition temperature of poly(amic acid) could be obtained with more uniform distribution of carbon nanotubes, which means the process of cyclodehydration of the poly(amic acid) was accelerated.     

Synthesis of straight and helical carbon nanotubes from catalytic pyrolysis of polyethylene

Straight and helical carbon nanotubes with diameter from 20 to 60 nm have been synthesized through catalytic decomposition of polyethylene in autoclave at 700 °C. The X-ray power diffraction pattern indicates that the products are hexagonal graphite, and transmission electron microscope (TEM) and high resolution transmission electron microscope (HRTEM) images reveal the morphologies and structures of carbon nanotubes. The effects of reaction temperature, catalyst and maleated polypropylene on the growth of the carbon nanotubes were also discussed, and the growth mechanism of the CNTs was proposed. Pyrolysis of polyethylene is a promising green chemical method for economically producing carbon nanotubes.