[发明专利]一种碳纳米管整体式催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种碳纳米管整体式催化剂的制备方法，将钴源离子交换到离子交换树脂中，在较低温度下，在氮气中进行碳化，可以生长出碳纳米管，并保持离子交换树脂原有的整体式结构。该方法对设备要求低，操作简单，获得的碳纳米管整体式催化剂石墨化程度好，机械强度高，易于分离和使用。

技术领域

本发明属于碳纳米管的制备技术领域，涉及一种碳纳米管整体式催化剂的制备方法。

背景技术

碳纳米管作为一种碳的纳米材料，因其重量轻，具有优异的力学、电学和化学性能，受到很大的关注。近年来，使用化学气相沉积法进行碳纳米管的合成越来越成熟，已经可以进行较大规模的生产。

然而化学气相沉积法制备碳纳米管仍然存在着一些不足，例如制备出来的碳纳米管直径不均匀，石墨化程度较低，缺陷较多，拉伸强度偏小。粉末碳纳米管的化学气相沉积法合成过程具有一定的危险性，对设备要求高。

同时，制备出的粉末碳纳米管在使用中也有诸多困难，例如在过滤粉末碳纳米管时会产生极大的不便，对过滤的设备要求高，限制了其更广泛的应用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的化学气相沉积法合成粉末碳纳米管时的制备成本高，操作复杂，能源消耗高的缺陷，从而提供一种制备过程简单，所用材料价格低廉，能够在催化和环境领域有更加广阔的应用前景的碳纳米管整体式催化剂的制备方法。

为此，本发明提供了一种碳纳米管整体式催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)选取钴源，将钴源与离子交换树脂混合，经搅拌、抽滤、干燥后得到离子交换产物；

(2)将所述离子交换产物在氮气中进行碳化，得到碳化产物，将碳化产物经稀硝酸进行处理后，再经洗涤、抽滤、干燥后得到碳纳米管整体式催化剂。

优选的，所述钴源中的钴含量与离子交换树脂的质量比为0.02—0.04。

优选的，所述钴源为钴氰化钾水溶液，离子交换树脂为聚苯乙烯阴离子交换树脂。

优选的，钴氰化钾水溶液的浓度为0.03-0.04mol/L。

优选的，所述干燥温度为80℃。

优选的，所述干燥温度的升温速率为2-3℃/分。

优选的，所述碳化温度为700-800℃。

本发明的有益效果：

本制备方法工艺先进，设备要求低，合成温度相对较低，制备速度快，产物为黑色，是由碳纳米管组成的毫米级整体式催化剂，比表面积高，是一种十分理想的制备碳纳米管的方法。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例1得到催化剂的氮气吸附等温线图；

图2为本发明实施例1得到催化剂的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

本发明提供的一种简单的方法制备碳纳米管整体式催化剂，实现成本较低，操作简便、能源消耗低。碳纳米管整体式催化剂的制备方法相对于化学气相沉积法合成粉末碳纳米管的方法更具有安全性。整体式催化剂堆密度大，空隙分布均匀，对气流的阻力小，这些特性能够扩宽碳纳米管的应用范围。而碳纳米管整体式催化剂的制备过程简单，所用材料价格低廉，使其能够在催化和环境领域有更加广阔的应用前景。