[发明专利]一种碳纳米纤维生长用层状双金属氢氧化物及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米纤维生长用层状双金属氢氧化物，其特征在于，化学组成通式为：[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中，M²⁺为Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺二价金属阳离子；M3⁺为Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Sc³⁺三价金属阳离子；X取值为0.17～0.33；A^n-为CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、OH^-、SO₄^2-、PtCl₆^2-、PO₄^3-、PW₁₁CuO₃₉^6-、Mo₇O₂₄^6-无机、有机离子或络合离子，n为间隙阴离子的电荷数，为1～7之间的整数；m为水分子的分数，为1～6之间的整数；将质量分数为1～10％的PtCl₆^2-插层引入层状双金属氢氧化物层间中，制备成了含有贵金属的层状双金属氢氧化物。

2.根据权利要求1所述的层状双金属氢氧化物，其特征在于，复合金属氧化物用于纳米碳纤维的生长，在500～700℃的温度下分解后，还原、裂解、催化反应同步进行；乙炔同时作为还原气体和碳源；得到直径分布均匀的纳米碳纤维材料。

3.一种权利要求1所述纳米碳纤维生长用层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于，工艺步骤如下：

A.用去离子水配制含有二价金属离子M²⁺、三价金属离子M³⁺和PtCl₆^2-混合盐溶液，其中：[M²⁺]/[M³⁺]＝2～4，M²⁺的摩尔浓度为0.4～1.0mol/L，M³⁺的摩尔浓度为0.1～0.5mol/L；金属离子M²⁺选用Mg²⁺、Zn²⁺中的一种或两种，M³⁺一般选用Al³⁺；混合盐溶液中的酸根离子是NO₃^-、Cl^-或SO₄^2-中的任意一种或几种；PtCl₆^2-摩尔浓度为0.02～0.2mol/L，贵金属源为H₂PtCl₆·6H₂O或K₂PtCl₆中的一种；

B.用去离子水配制NaOH和Na₂CO₃碱性溶液，其中NaOH的浓度为0.64～2.4mol/L，Na₂CO₃的浓度为0～1.0mol/L；

C.将步骤A的混合盐溶液倒入三口瓶中，在常温不断搅拌的条件下，将步骤B的碱性溶液缓慢滴加到混合盐溶液中，直到溶液最终的pH＝9～11，然后转移到60～80℃水浴锅中，晶化反应12～24h；反应结束后，待产物冷却到室温，用去离子水进行离心、洗涤，直至滤液呈中性，最后于60～80℃烘箱中干燥12～24h，得到层状双金属氢氧化物；

D.将步骤C的层状双金属氢氧化物置于马弗炉中进行煅烧，以5～10℃/min的速率升温至500～700℃，保温1～3h，自然冷却至室温，焙烧后得到复合金属氧化物，将产品密封于样品袋中备用；

E.将30-50mg复合金属氧化物平铺于瓷舟中并置于气氛炉的水平石英管中，通入流速为40～80ml/min的氮气，以2～10℃/min的速率升温至500～700℃，然后通入流速为4～8ml/min的乙炔气体进行纳米碳纤维的生长，反应1～3h，最后随炉冷却至室温，得到碳纳米纤维材料。