[发明专利]一种高活性催化剂的合成方法

说明书

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种用于烯烃类气体裂解生长碳纳米管络合法合成催化剂的制备方法。本发明使用柠檬酸(CA)和乙二胺四乙酸(EDTA)氨溶液两步络合法，经炭化、焙烧处理，粉碎过筛制得高活性的金属氧化物催化剂，用于合成碳纳米管。本发明制备的高活性催化剂工艺简单、稳定性好、结构适宜及催化活性较好，经试验成功得到了高性能的碳纳米管，且单位催化剂金属元素重量的催化剂所获得的碳纳米管产率为169‑246g/g，具有较好的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种高活性催化剂的合成方法，属于催化剂技术领域。

背景技术

近年来，碳纳米管作为优良的导电剂，已在新能源汽车锂电池等行业得到广泛应用。这是由于其具有优异的导热、导电性及较好的机械强度等优点。此外碳纳米管的一维结构可以增强活性材料的粘结的同时还可以改善极片的性能。因此被用于新能源电池方面有很大的应用前景。当前合成碳纳米管的方法主要有电弧放电法、热分解法、化学气相沉积法等。相较于其它制备方法，化学气相沉积法表现出较好的优越性，已实现大规模的工业化应用。这归因于采用此法碳纳米管的生长温度较低、易于调控及优化反应条件等优点。

化学气相沉积法制备碳纳米管需要在催化剂的作用下完成，当前用于此法的催化剂主要有铁系催化剂及其他过渡金属催化剂，但是现有报道的催化剂存在合成碳纳米管的产率较低、制得的碳纳米管中金属残留较高，后续还需要酸洗提纯等过程，导致制备成本高昂的技术缺陷。

发明内容

[技术问题]

现有报道的催化剂存在合成碳纳米管的产率较低、制得的碳纳米管中金属残留较高，后续还需要酸洗提纯等过程，导致制备成本高昂的技术缺陷。

此外，现有报道合成的碳纳米管的长度较短，大多是5～30微米；而数百微米甚至毫米级长度的碳纳米管的报道很少，并且合成比较困难。

[技术方案]

本发明的第一目的在于提供一种具有高活性的碳纳米管催化剂的制备方法，采用柠檬酸-乙二胺四乙酸络合法，所述方法包括如下步骤：

(1)将金属前驱体盐、纯水、柠檬酸混合，制备得到混合溶液，然后向其中加入七钼酸铵，搅拌溶解，得到柠檬酸盐混合液；将所述柠檬酸盐混合液于水浴搅拌浓缩，冷却得到溶液A；其中，柠檬酸与金属前驱体盐的摩尔比为(1～1.5)：1；

(2)将EDTA溶解于氨水中，得到EDTA氨溶液；将溶液A与EDTA氨溶液混合，得到混合液B；然后，将混合液B置于敞口瓷元皿内，于马弗炉中500℃碳化30min；之后，于马弗炉中450℃焙烧240min，经过筛网过筛破碎形成粉末状催化剂；其中，EDTA与金属前驱体盐的摩尔比为(0.35～0.75):1。

作为本发明的一种实施方式，步骤(1)中的所述金属前驱体盐为Mg²⁺盐、Al³⁺盐、Fe³⁺盐、Co²⁺盐的混合物。

作为本发明的一种实施方式，氨水的质量分数为25wt％；氨水与EDTA质量比为(4～7):1。

作为本发明的一种实施方式，步骤(1)具体为：将102.6g六水硝酸镁、30g九水硝酸铝、8.9g九水硝酸铁、5.2g六水硝酸钴、585g纯水、100g柠檬酸混合，于92℃恒温水浴搅拌溶解，得到混合溶液；然后向其中加入0.71g七钼酸铵，搅拌溶解，继续搅拌加热浓缩至溶液体积为500mL，冷却至常温，得到溶液A。

作为本发明的一种实施方式，步骤(2)具体为：将83.6g EDTA溶解于493.1g的质量分数为25wt％的氨水中，得到EDTA氨溶液；将溶液A与EDTA氨溶液混合，得到混合液B。

本发明的第二目的在于提供前述的方法制得的具有高活性的碳纳米管催化剂。