铁基催化剂对热解火焰法合成碳纳米管的影响研究

发布时间：2020-04-24 16:11

【摘要】：本文在热解火焰法合成碳纳米管研究经验的基础上,对铁基催化剂做了更加细致深入的研究。首先探讨氢气的变动对铁基催化剂的催化效果的影响,以此来找到最适合铁基催化剂催化的气体环境。在此之上,改变了铁基催化剂中Fe比例,研究不同铁含量下铁基催化剂对于碳纳米管合成的影响。此外,还制备了一种新型的多元金属催化剂,即在铁基催化剂当中引入Ni,通过与前者的对比,探讨Ni对于催化剂催化效果的影响。最后,对铁、钻、镍基双金属催化剂的催化效果进行了简单对比。实验结果和分析表明:(1)在热解火焰法实验中,当氢气流量为0.35L/min的时候,铁基催化剂的催化效果达到最好,此时碳管的产量和质量都能够达到较好水平,氢气流量偏小,碳管产量较低,氢气流量偏大,碳管的质量会变差。(2)在采用Fe-Mo/Al2O3催化剂时,物质的量比为Fe:Mo:Al=1.5:0.17:16,多壁碳管的质量和产量都能保持一个较高的水平,适合大批量生产多壁碳管,Fe含量过高或过低,都不利于碳纳米管生成。(3)Fe-Mo/A1203催化剂中增加适量的Ni形成Fe/Ni-Mo/Al2O3多元金属催化剂,可以改善铁基催化剂的活性,增强生成碳管的定向性。与原有的Fe-Mo/Al2O3双金属催化剂相比,当加入Ni的比例为Fe:Ni:Mo:Al = 1:0.5:0.17:16时,合成产物中碳管的产量较高,质量较好,且其具有更好的定向性。(4)在铁、钴、镍基双金属催化剂当中,铁基催化剂更适合在火焰法中催化合成碳纳米管。
【图文】：

尖晶石粉,碳纳米管,金属氧化物,实验装置图

图１－２侯顺雄等所采用实验装置图逡逑大学Ｎａｓｉｒ邋Ｋ．邋Ｍｅｍｏｎ等［３２１利用金属氧化物尖晶石粉成碳纳米管和少层石墨烯。ＭＷＮＴｓ、ＳＷＮＴｓ和ＦＬＧ４、ＣＯ和Ｃ２Ｈ２）火焰在高温下热解，在纳米颗粒（催化下合成的。实验表明，在采用ＮｉＡｌ２0４和ＣｏＡ１２多壁碳纳米管；采用ＺｎＦｅ２0４催化剂时，，产物是多壁混合物。尖晶石粉体的结晶度对碳纳米管的产量和尺温度上看，采用ＮｉＡｌ２０４和ＣｏＡｂ0４作为催化剂时，０°Ｃ；采用ＺｎＦｅ２0４为催化剂时，碳纳米管的合成温度究内容逡逑对于热解火焰法来说，催化剂是决定合成碳纳米管素。因此本文吸取课题组之前多年研究经验的基础成碳纳米管这一中心，合理设计实验，探索能够合的铁基催化剂，同时也对催化剂的催化剂环境，重

示意图,热解,合成系统,火焰燃烧

有利于此后的研究与分析。下面来全面介绍一下实验系统和实验方法。逡逑２．１实验系统逡逑本实验采用的Ｖ形热解火焰法碳管合成系统如图２－１所示，整个合成系统分逡逑为热解火焰燃烧器、流量控制系统、测温系统、取样探针以及其他辅助设备。逡逑ｙ逡逑Ａ逡逑ａ逡逑ｃ逦ｃ逡逑Ａｉｒ—邋邋逦—邋Ａｉｒ逡逑Ｈ＞—Ｈ逦邋逦Ｉｔ－—￡？逡逑Ｈｅ－＆逦１逦＇ＭＰＣ逡逑图２－１热解火焰法碳管合成系统示意图逡逑２．１．１热解火焰燃烧器逡逑如图２－１所示，热解火焰燃烧器是由ａ、ｂ、ｃ腔体以及上部的Ｖ形体构成的，逡逑其中ａ、ｂ、ｃ腔体设计成矩形，ｃ腔上部的弯头为管状的燃烧器喷口，材料均选逡逑用耐高温、抗氧化且价格低廉的３０４不锈钢，厚度为１ｍｍ。热解燃烧器的ａ、ｃ逡逑腔均为预混腔，不同的气体现在腔体中预先混合，保证后续反应平稳均匀；ｂ腔逡逑８逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TB383.1

【参考文献】