[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

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及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。

技术背景

碳纤维是碳材料中非常重要的一类。而纳米级的碳纤维(简称CNF)有很多优越的性能，例如较高的导热性、导电性、较强的机械性和结构致密等特点。这些独特的性能使得碳纳米纤维在复合材料、催化剂载体、储氢材料、传感器、燃料电池电极和电磁屏蔽材料等方面有着很好的应用前景。

化学气相沉积法(CCVD)是制备碳纳米纤维最为广泛使用的一种方法，该方法简单易于控制，设备成本低，便于大规模工业化生产。催化剂是碳纳米纤维合成中的一个重要影响因素，通常使用的催化剂大多为Fe、Cu、Ni等为代表的过渡金属(Wei-Wei Pang et al.，J.Phys.Chem.C，2008，112(27)，10050-10060；Atsushi Tanaka et al.，Carbon，2004，42，1291-1298)。目前，只有极少数的文献报道了以贵金属(Pt、Pd、Au)为催化剂来催化生长碳纳米材料(Mark A.Atwater et al.，carbon，2010，48，1932-1938；Seung-Yup Lee et al.，carbon，2005，43，2654-2663；Sakae Takenaka et al.，2009，47，1251-1257)，主要原因是纳米级的贵金属颗粒容易发生团聚，制备出的碳纳米材料不仅收率较低而且管径大小分布不均匀。

贵金属不仅可以作为生长碳纳米纤维的催化剂，它本身和碳纳米纤维之间可结合成十分有价值的复合材料。例如贵金属在加氢催化和电化学等方面具有其他材料难以比拟的优越性能，而碳纳米纤维则是非常优秀的催化剂载体，他们之间相互结合制备而成的复合材料显示出了优异的性能(A.J.Plomp et al.，J.Phys.Chem.C.2009，113，9865-9869；Zhe et al.，Nano.letters.2007，8，2188-2195；Stephen et al.，Nano.letters.2008，11，3839-3844；Mashaharu et al.，Langmuir.2007，23，387-390)。利用贵金属Pt直接催化生长纳米碳纤维，使Pt粒子牢固结合于碳纳米纤维中，可以克服传统使用浸渍法制备Pt/CNF复合材料中Pt粒子容易脱落造成Pt流失浪费的缺点，从而大大提高复合材料中贵金属的催化活性。利用贵金属直接催化生长碳纳米纤维的研究具有较大的应用价值，为此，解决贵金属粒子的团聚问题显得十分重要。贵金属粒子的团聚与其在载体上的分散度有关。如果能设计出相关载体，使贵金属粒子高度分散于其表面，就能大大减少贵金属粒子的团聚并提高其催化活性，使得其催化生长得到的碳纳米纤维材料结构规整。

发明内容

本发明提供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，克服了传统金属催化剂存在的制备成本高以及金属颗粒之间容易团聚和粒径大小难以控制的缺点，并催化生长出了结构规整的碳纳米纤维材料。