[发明专利]纳米碳材料－活性碳复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及由固定纳米碳活化的碳复合物，更具体地本发明涉及 包括在含碳载体上生长的纳米碳结构的碳-碳复合材料。

背景技术

基于对其物理和化学特性迅速增加的了解，在广泛的潜在工业应 用中研究了纳米碳结构如碳纳米管或纳米纤维(CNTs或CNFs)，所 述工业应用包括场效应晶体管、一维量子线、场致发射体和贮氢材料。 最近已经发现，纳米碳结构(以下称为“纳米碳”)还同样可被催化 活化(CARBON NANOFILAMENTE IN DER HETEROGENEN KATALYSE：EINE TECHNISCHE ANWENDUNGKOHLENSTOFFMATERIALIEN？G.Mestl，N.I.Maximova，N.Keller， V.V.Roddatis，和R.Angew.Chem.，113，2122-2125 (2001)；，，CATALYTIC ACTIVITY OF CARBON NANOTUBES AND OTHER CARBON MATERIALS FOR OXIDATIVE DEHYDROGENATION OF ETHYLBENZENE TO STYRENE″.N. Maksimova，G.Mestl，和R.in Reaction Kinetics and the Development and Operation of Catalytic Processes，Studies in Surface Science and Catalysis，Vol.133，p.383-390，2001.；″OXIDATIVE DEHYDROGENATION OF ETHYLBENZENE TO STYRENE OVER CARBONACEOUS MATERIALS.″N.I.Maximova，V.V.Roddatis，G. Mestl，M.Ledoux，和R.Eurasian Chem.Tech.J.，2，231-236 (2000)；和，，THE FIRST CATALYTIC USE OF ONION-LIKE CARBON MATERIALS：THE STYRENE SYNTHESIS.″N.Keller，N.I.Maksimova， V.V.Roddatis，M.Schur，G.Mestl，Y.V.Butenko，V.L.Kuzentsov and R.Angew.Chem.，114，1962-1966(2002))。

CNT/CNF的大多数应用或者使用独立的管或纤维作为纳电子器 件，或者将纤维埋入宿主基体中。对于在化学中的应用，非常可能通 过将CNT/CNF的外表面化学调整为介于金属性(平行于管/纤维轴的 石墨层)和酸性-碱性(所有沿纤维轴暴露并被羟基饱和的棱镜面)之 间(R.in Handbook of porous solids(Editors：F.Schüth)，第 1863-1900页，WILEY-VCH Verlag，Weinheim，2002；H.-P.Boehm， Angew.Chem.1966，78(12)，617))。然而这些应用要求提供具有明确限 定的表面化学特性的大量材料。由于仅在平行于所述石墨层的方向上 施加高强度，为在长期工作中保持该调整，还需要观察纳米碳的机械 特性。对于某些应用，例如作为催化剂，必须将所述纳米碳形成为大 的物体以最优化流体动力学特性，从而产生与反应介质的有效接触。 不适用松散的CNT/CNFs，因为不能控制它们的超结构特性，且压紧的 操作可破坏或至少是抑制反应物介质进入纳米结构的通道。此外，松 散CNT/CNFs的处理困难(除尘等)和它们的成本目前妨碍了大规模 的应用。

从而非常希望得到在较大尺寸的坚固载体结构上的纳米碳分级组 织。