催化裂解甲烷制備碳納米管的研究

【摘要】：本論文分別以LaCo1-xMoxO3 、LaNiO3 、Al1.8Fe0.2O3 為催化劑,催化裂解甲烷制備多壁、單壁碳納米管,并且對各自的合成條件進行優(yōu)化,達到提高碳納米管產(chǎn)率、縮小管徑分布范圍的目的;此外還對碳納米管的純化和生長機理進行了研究。 為了提高碳納米管的產(chǎn)率,開發(fā)了一種新催化劑LaCo1-xMoxO3。比較催化劑LaCo1-xMoxO3(0≤x≤0.4)制備的碳納米管的形貌和產(chǎn)率,發(fā)現(xiàn)LaCo0.9Mo0.1O3制備的碳納米管兼有管徑均勻、形貌規(guī)整、產(chǎn)率高的優(yōu)點。以進一步提高碳納米管產(chǎn)率為目的,通過優(yōu)化工藝條件如:催化劑的焙燒溫度、催化劑的預(yù)還原溫度、碳納米管的合成溫度、反應(yīng)氣氛VCH4/VH2 等,確定了最適合于碳納米管生長的工藝參數(shù):催化劑LaCo0.9Mo0.1O3的焙燒溫度為 800℃,預(yù)還原溫度為600℃,碳納米管的合成溫度為800℃,反應(yīng)氣氛VCH4/VH2=1:6 , 獲得的碳納米管最高產(chǎn)率達200%(即2g.CNTs/g.catal)。 利用已有報導(dǎo)的催化劑LaNiO3,在750℃制得較高產(chǎn)率的鏈珠狀碳納米管(產(chǎn)率為300% 即3g/g.catal)。 為了制備單壁碳納米管,采用檸檬酸絡(luò)合法制備出催化劑Al1.8Fe0.2O3,研究表明,該催化劑對單壁碳納米管的選擇性高,在1000—1040℃所制備的碳納米管約95%為單壁。 【關(guān)鍵詞】：碳納米管 催化劑 純化
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：O613.71
【目錄】：

• 摘 要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 碳納米管的發(fā)現(xiàn)9-10
• 1.2 碳納米管的分類、結(jié)構(gòu)和缺陷10-14
• 1.2.1 碳納米管的分類10
• 1.2.2 碳納米管的結(jié)構(gòu)10-12
• 1.2.3 碳納米管的缺陷12-14
• 1.3 碳納米管的性能及應(yīng)用14-16
• 1.3.1 碳納米管的力學(xué)性能及應(yīng)用14
• 1.3.2 碳納米管的發(fā)射性能及應(yīng)用14-15
• 1.3.3 碳納米管的電磁性能及應(yīng)用15
• 1.3.4 碳納米管的吸附性能及應(yīng)用15
• 1.3.5 碳納米管的化學(xué)性能及應(yīng)用15-16
• 1.4 碳納米管的制備方法16-17
• 1.4.1 電弧放電法16
• 1.4.2 激光燒蝕法16-17
• 1.4.3 納米孔模板法17
• 1.4.4 碳氫化合物催化裂解法17
• 1.5 碳納米管的純化技術(shù)17-19
• 1.5.1 物理純化法17-18
• 1.5.2 化學(xué)純化法18-19
• 1.6 論文開展的背景及思路19-21
• 第二章 多壁碳納米管的制備21-41
• 2.1 實驗部分21-23
• 2.1.1 催化劑的制備與表征21-22
• 2.1.2 多壁碳納米管的制備與表征22-23
• 2.2 LaCo1-xMoxO3催化劑體系制備碳納米管23-36
• 2.2.1 催化劑物相的XRD 分析23-24
• 2.2.2 催化劑的組成對碳納米管形貌和產(chǎn)率的影響24-29
• 2.2.3 催化劑的焙燒溫度對碳納米管形貌和產(chǎn)率的影響29-30
• 2.2.4 催化劑的預(yù)還原溫度對碳納米管形貌的影響30-32
• 2.2.5 碳納米管的合成溫度對碳納米管產(chǎn)率的影響32-34
• 2.2.6 碳源氣體與還原氣體的流速比對碳納米管產(chǎn)率的影響34
• 2.2.7 碳納米管的XRD分析34-36
• 2.2.8 碳納米管的XPS 分析36
• 2.3 LaNiO3催化劑體系制備碳納米管36-39
• 2.3.1 催化劑物相的XRD 分析36-38
• 2.3.2 催化劑LaNiO3制備的碳納米管的形貌38
• 2.3.3 碳源氣體與還原氣體的流速比對碳納米管產(chǎn)率的影響38-39
• 2.3.4 反應(yīng)時間對碳納米管產(chǎn)量的影響39
• 2.4 小結(jié)39-41
• 第三章 單壁碳納米管的制備41-48
• 3.1 實驗部分41-42
• 3.1.1 催化劑的制備與表征41-42
• 3.1.2 單壁碳納米管的制備與表征42
• 3.2 結(jié)果分析部分42-47
• 3.2.1 催化劑物相的XRD 分析42-43
• 3.2.2 碳納米管的合成溫度對碳納米管形貌的影響43-44
• 3.2.3 催化劑的焙燒溫度對單壁碳納米管產(chǎn)率的影響44-46
• 3.2.4 催化劑的組成對碳納米管形貌的影響46-47
• 3.3 小結(jié)47-48
• 第四章 碳納米管的純化48-52
• 4.1 液相氧化法的提純原理48-49
• 4.2 碳納米管純化的實驗部分49-50
• 4.3 碳納米管純化的結(jié)果分析50-52
• 第五章 碳納米管的生長機理52-59
• 5.1 單壁碳納米管的生長機理53-54
• 5.2 非鏈珠狀多壁碳納米管的生長機理54-56
• 5.3 鏈珠狀多壁碳納米管的生長機理56-59
• 第六章 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-64
• 致 謝64

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