一種製備納米碳纖維和三維有序納米碳纖維堆積結構的催化劑及其方法
2023-05-21 21:03:21
專利名稱：一種製備納米碳纖維和三維有序納米碳纖維堆積結構的催化劑及其方法
技術領域：
本發明涉及一種稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑以及利用在該催化劑上，乙醇或乙醇水溶液催化化學沉積製備納米碳纖維以及自組裝生成三維有序納米碳纖維堆積結構的新方法。
背景技術：
目前，碳纖維的工業化生產包括兩個過程(CN 1170631A)一是瀝青融化、拔絲、氧化及碳化後得到大量的粗的碳纖維的，製備或後處理溫度在1273K以上其直徑在毫米級，(JP62,298,618[87,289,618]；JP 01,141,984[89,141,984]；JP 01,69,692[89,69,692])；另是通過苯在鐵等催化劑上於1323K裂解，可製得直徑在0.7μm左右，長在200μm左右的碳纖維，(JP 01,260,019[89,260,019])。以上兩種方法製得的碳纖維產量高，但製備和後處理溫度在1273K以上，管徑粗大。目前，實驗室製備納米級碳纖維的方法有很多種，如電弧放電法(Iijima S Nature，352(1991)56)，火焰合成方法(Vander Wal R L.40(2002)2101)，這兩種方法產物產率較低，分離純化困難；另外還有氣相蒸氣沉積法(Baker R T K等Carbon，27(1989)315)，超聲波方法(Mukhopadhyay K等，Carbon 40(2002)1369)，烴類熱解的方法(Endo M等，Carbon 39(2001)2003)，但這些方法對催化劑的顆粒要求在10nm以下，反應溫度一般在873K以上。
獲得三維有序碳堆積結構的方法主要包括兩種，一種是模板法(Bu X.等，Science 278(1997)2080；Ryong R等，J.Phys.Chem.B.103(1999)7743)這種方法非常複雜，程序繁多；另一種為自組裝方法(Li W Z等，Science 274(1996)1701；Terrones M等，Nature 388(1997)52；Ren Z F，Science 282(1998)1105；Zhang Z J等，Chem.Commun(2002)962)。
本發明的目的是開發一種低溫、低成本、產率高、簡單易操作的由乙醇或乙醇水溶液在催化劑上化學氣相沉積製備納米碳纖維以及三維有序納米碳纖維堆積結構的新方法及用於該方法中的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金催化劑。
發明內容
本發明所用的催化劑含至少一種過渡金屬或過渡金屬合金和一種稀土金屬氧化物，其中過渡金屬可選自為Co，Rh，Ni，Pd，Pt，Cu，Ag，Au，等，過渡金屬合金可選自Cu-Ni，Cu-Zn，Ni-Zn，Ni-Co，Ni-Pt，Ni-Ru，Ni-Rh，Pt-Ru，Pt-Rh和Pt-Pd合金；稀土金屬氧化物可選自Y2O3，CeO2，La2O3。
各組分的質量百分比含量為過渡金屬或過渡金屬合金0.1～90.0％，最好是1.0～90.0％，尤其是10.0～80.0％；稀土金屬氧化物10.0～99.9％，最好是10.0～99.0％，尤其是20.0～90.0％。
若被擔載物為過渡金屬，則各組分質量百分比含量為過渡金屬0.1～85.0％，稀土金屬氧化物15.0～99.9％；若被擔載物為過渡金屬合金，則各組分質量百分比含量過渡金屬合金0.5～50.0％，稀土金屬氧化物50.0～99.5％。
所擔載的過渡金屬合金Cu-Ni合金中各組分相對質量百分比含量為Cu 10.0～90.0％，Ni10.0～90.0％；Cu-Zn合金中各組分相對質量百分比含量為Cu 10.0～90.0％，Zn 10.0～90.0％；Ni-Zn合金中各組分相對質量百分比含量為Ni 10.0～90.0％，Zn 10.0～90.0％；Ni-Co合金中各組分相對質量百分比含量為Co 1.0～20.0％，Ni 80.0～99.0％；Ni-Pt合金中各組分相對質量百分比含量為Pt 0.1～10.0％，Ni 90.0～99.9％；Ni-Ru合金中各組分相對質量百分比含量為Ru0.1～10.0％，Ni 90.0～99.9％；Ni-Rh合金中各組分相對質量百分比含量為Rh 0.1～10.0％，Ni90.0～99.9％；Pt-Ru合金中各組分相對質量百分比含量為Pt 0.1～99.9％，Ru 0.1～99.9％；Pt-Rh合金中各組分相對質量百分比含量為Pt 0.1～99.9％，Rh 0.1～99.9％；Pt-Pd合金中各組分相對質量百分比含量為Pt 0.1～99.9％，Pd 0.1～99.9％。
稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑用於製備納米碳纖維的方法如下將一定量的催化劑在N2氣氛下升溫至673～1223K，穩定後，將反應溫度控制在623～1223K，關閉氮氣，通入流量為0.01～2.0ml/min的乙醇或乙醇水溶液，經蒸發後通過催化劑床層，蒸發溫度373～553K，反應1～90分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於飽和氫氟酸溶液中，298～323K下封口攪拌1～10小時，過濾，水洗，於353～423K下烘乾2～10小時，再浸泡於濃鹽酸中2～5小時，過濾，水洗，於353～423K下烘乾2～10小時。反應溫度為673～1173K。乙醇或乙醇水溶液的輸入流速為0.01～2.0ml/min，蒸發溫度為373～553K。
稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑用於製備三維有序納米碳纖維堆積結構的方法如下將一定量的催化劑在N2氣氛下升溫至673～1223K，穩定後，將反應溫度控制在623～1223K，關閉氮氣，通入流量為0.01～2.0ml/min的乙醇或乙醇水溶液，經蒸發後通過催化劑床層，蒸發溫度373～553K，反應4～48小時後停止，收集產物，切去與催化劑接觸生長的根部，即可得到由納米碳纖維自組裝生成的三維有序的堆積結構。
稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑用於製備三維有序納米反應溫度控制在623～1223K，且採取程序步增升溫方法，從起點溫度623～1173K開始，步增為50～100K/1～6小時。使爐溫在第一段時間內升到第一溫度值，並在第一溫度保持一定的時間，在第二段時間內升到第二溫度值，並在第二溫度保持一定的時間，依次類推。步增指兩相鄰設定溫度差值。
下面進一步說明本發明的製備方法催化劑採用浸漬-共沉澱-熱分解法製備。將計量的過渡金屬或過渡金屬合金相應的可溶鹽溶解於一定量的蒸餾水中，可溶性鹽選自硝酸鹽或硫酸鹽或硼酸鹽，製成溶液，以符號A表示；把鹼金屬的草酸鹽與計量的稀土金屬氧化物的粉末混合併製成糊狀物，以符號B表示；把A逐滴加入B中，連續攪拌24～48小時，同時373～473K加熱，待沉澱完全後，將沉澱產物進行抽濾，洗滌和在373～473K下，1.0～2.0MPa下烘乾得到淡綠色蓬鬆體，以符號C表示，為催化反應所需的預催化劑。
納米碳纖維的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將一定量的催化劑在N2氣氛下升溫至673～1223K，穩定後，調到所需反應溫度，將反應溫度控制在623～1223K，最好是673～1173K，尤其是673～923K，關閉氮氣，通入一定流量的乙醇或乙醇水溶液，乙醇或乙醇水溶液的流量為0.01～2.0ml/min，最好是0.1～1.0ml/min，乙醇或乙醇水溶液經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度100～280℃，反應30～90分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於飽和氫氟酸溶液中，298～323K下封口攪拌1～10小時，過濾，水洗，於353～423K下烘乾2～10小時，再浸泡於濃鹽酸中2～5小時，過濾，水洗，於353～423K下烘乾2～10小時。即可得到純的納米碳纖維。納米碳纖維的形貌和內部纖維走向由場發射掃描電鏡和高分辨透射電鏡觀測。由Ni/Y2O3，Au/Y2O3，Cu-Ni/Y2O3或Ni/La2O3催化劑上乙醇為原料氣製得的納米碳纖維的直徑在50～70nm左右，纖維長度大於50μm；Ni-Zn/Y2O3或Ni/Y2O3或Ni-Co/Y2O3催化劑上乙醇水溶液為原料氣可製得纖維直徑為90～1μm，纖維長度～100μm的納米碳纖維。
三維有序的納米碳纖維堆積結構的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將一定量的催化劑在N2氣氛下升溫至673～1223K，穩定後，調到所需反應溫度，將反應溫度控制在623～1223K，最好是673～1023K，尤其是673～923K，關閉氮氣，通入一定流量為的乙醇或乙醇水溶液，乙醇或乙醇水溶液的流量為0.01～2.0ml/min，最好是0.1～1.0ml/min，乙醇或乙醇水溶液經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度373～553K，這裡所用的蒸發器為內置於反應器下部特殊的結構，反應4～48小時後停止，收集產物，將產物與催化劑接觸的根部切除即可得到自組裝的三維有序的納米碳纖維堆積結構。該堆積結構的形貌由電子掃描電鏡觀測。由Ni/Y2O3或Zn-Ni/Y2O3或Ni-Co/Y2O3催化劑上乙醇水溶液為原料氣製得的納米碳纖維堆積結構的有序層結構的高度2～5μm，每個層結構中包含的小單元為約2×3μm或約2×4μm或約3×4μm的多面體單元。由Ni/Y2O3或Cu-Ni/Y2O3或Ni/La2O3催化劑上乙醇為原料氣製得的納米碳纖維堆積結構的有序層結構的高度2～3μm，每個層結構中包含的小單元為約2×3μm或約2×2μm的多面體單元。
本發明的優點用本發明提供的催化劑來製備的納米碳纖維長度長，最長可達到100μm，直徑均勻，而且用於製備碳納米纖維的反應溫度低於現有的催化化學沉積方法的反應溫度。本發明中用於置備三維有序的納米碳纖維堆積結構方法，在現有文獻和專利中均未見報導，是一種操作非常簡便易行、工藝簡單、製作成本也非常低的方法。
下面由實施例對本發明作進一步說明實施例1
將2.63g NiSO4·6H2O溶於50.0ml蒸餾水中，製成溶液A，把1.84g K2C2O4溶於100.0ml蒸餾水中，在其中加入3.26g La2O3粉末，攪拌成糊裝物B，把A逐滴滴入B中，連續攪拌24小時，同時373K加熱，待沉澱完全後，將沉澱產物進行抽濾，洗滌和在373K下，1.0MPa下烘乾得到淡綠色蓬鬆體C，為催化反應所需的預催化劑NiC2O4/La2O3。納米碳纖維的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將80mg的預催化劑在N2氣氛下升溫至773K，加熱分解2小時，降溫至673K，關閉氮氣，穩定1小時後，通入流量為0.01ml/min的乙醇溶液，乙醇溶液經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度373K，反應30分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於氫氟酸溶液中，298K下封口攪拌1小時，過濾，水洗，於373K下氮氣氛中烘乾2小時，再浸泡於濃鹽酸中2小時，過濾，水洗，於373K下烘乾2～10小時。即可得到純的納米碳纖維20mg。納米碳纖維的形貌和內部纖維走向由場發射掃描電鏡和高分辨透射電鏡觀測。納米碳纖維的直徑在50～70nm左右。
實施例2將1.45gNi(NO3)2·6H2O和1.21g Cu(NO3)2·3H2O溶於50.0ml蒸餾水中，製成溶液A，把2.26gY2O3置於50.0ml蒸餾水中，攪拌成糊裝物B，把A逐滴滴入B中，連續攪拌24小時，同時423K加熱，待水分蒸乾和NO2氣體釋放完全後，將產物進行研磨，過200目篩，壓片，壓片壓力10MPa，1min。再破碎成0.5～1.0mm顆粒，即得所製備的預催化劑NiO-CuO/Y2O3。納米碳纖維的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將100mg的預催化劑在N2氣氛下升溫至723K，加熱30min後，通入H2，關閉N2，還原2小時後，關閉H2，通入流量為0.1ml/min的乙醇溶液，乙醇溶液經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度373K，反應40分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於氫氟酸溶液中，298K下封口攪拌1小時，過濾，水洗，於373K下氮氣氛中烘乾2小時，再浸泡於濃鹽酸中2小時，過濾，水洗，於373K下烘乾2小時。即可得到純的納米碳纖維25mg。納米碳纖維的形貌和內部纖維走向由場發射掃描電鏡和高分辨透射電鏡觀測。納米碳纖維的直徑在60～70nm左右。
實施例3將2.91g Ni(NO3)2·6H2O溶於50.0ml蒸餾水中，製成溶液A，把1.84g K2C2O4溶於100.0ml蒸餾水中，在其中加入2.26g Y2O3粉末，攪拌成糊裝物B，把A逐滴滴入B中，連續攪拌24小時，同時373K加熱，待沉澱完全後，將沉澱產物進行抽濾，洗滌和在373K下，1.0MPa下烘乾得到淡綠色蓬鬆體C，為催化反應所需的預催化劑NiC2O4/Y2O3。納米碳纖維的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將120mg的預催化劑在N2氣氛下升溫至773K，加熱分解2小時，降溫至673K，關閉氮氣，穩定1小時後，通入流量為0.05ml/min的乙醇溶液，乙醇溶液經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度493K，反應60分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於氫氟酸溶液中，298K下封口攪拌1小時，過濾，水洗，於373K下氮氣氛中烘乾2小時，再浸泡於濃鹽酸中2小時，過濾，水洗，於373K下烘乾2小時。即可得到純的納米碳纖維30mg。納米碳纖維的形貌和內部纖維走向由場發射掃描電鏡和高分辨透射電鏡觀測。納米碳纖維的直徑在90～900nm左右。
實施例4將2.63g NiSO4·6H2O溶於50.0ml蒸餾水中，製成溶液A，把2.26g Y2O3粉末加入其中，攪拌製成糊狀物B，再向B中逐滴加入20ml的5％的NaBH4溶液至反應完全，生成黑色的蓬鬆體C，即為所製得的預催化劑Ni/Y2O3。納米碳纖維的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將150mg的預催化劑在N2氣氛下升溫至773K，加熱分解2小時，降溫至673K，關閉氮氣，穩定1小時後，通入流量為0.1ml/min的乙醇溶液，乙醇溶液經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度493K，反應60分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於氫氟酸溶液中，298K下封口攪拌1小時，過濾，水洗，於373K下氮氣氛中烘乾2小時，再浸泡於濃鹽酸中2小時，過濾，水洗，於373K下烘乾2小時。即可得到純的納米碳纖維38mg。納米碳纖維的形貌和內部纖維走向由場發射掃描電鏡和高分辨透射電鏡觀測。納米碳纖維的直徑在60～80nm左右。
實施例5將0.0953g AuCl3·HCl·4H2O溶於50.0ml蒸餾水中，製成溶液A，把2.26g Y2O3置於50.0ml蒸餾水中，攪拌成糊裝物B，把A逐滴滴入B中，連續攪拌24小時，同時423K加熱，待水分蒸乾完全後，將產物進行研磨，過200目篩，壓片，壓片壓力10MPa，1min。再破碎成0.5～1.0mm顆粒，即得所製備的預催化劑Au/Y2O3。納米碳纖維的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將100mg的預催化劑在N2氣氛下升溫至723K，加熱30min後，通入H2，關閉N2，還原2小時後，關閉H2，通入流量為0.1ml/min的乙醇溶液，乙醇溶液經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度473K，反應40分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於氫氟酸溶液中，298K下封口攪拌1小時，過濾，水洗，於373K下氮氣氛中烘乾2小時，再浸泡於濃鹽酸中2小時，過濾，水洗，於373K下烘乾2小時。即可得到純的納米碳纖維16mg。納米碳纖維的形貌和內部纖維走向由場發射掃描電鏡和高分辨透射電鏡觀測。納米碳纖維的直徑在60～100nm左右。
實施例6將1.49g Zn(NO3)2·6H2O和1.21g Cu(NO3)2·3H2O溶於50.0ml蒸餾水中，製成溶液A，把2.26g Y2O3置於50.0ml蒸餾水中，攪拌成糊裝物B，把A逐滴滴入B中，同時滴入0.22mol的NH4OH，連續攪拌24小時，待沉澱完全後，423K加熱，待水分蒸乾和NO2氣體釋放完全後，將產物進行研磨，過200目篩，壓片，壓片壓力10MPa，1min。再破碎成0.5～1.0mm顆粒，即得所製備的預催化劑CuO-ZnO/Y2O3。納米碳纖維的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將200mg的預催化劑在N2氣氛下升溫至723K，加熱30min後，通入H2，關閉N2，還原2小時後，關閉H2，通入流量為0.1ml/min的乙醇溶液，乙醇溶液經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度473K，反應40分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於氫氟酸溶液中，298K下封口慢速攪拌3小時，過濾，水洗，於373K下氮氣氛中烘乾2小時，再浸泡於濃鹽酸中2小時，過濾，水洗，於373K氮氣氛下烘乾2小時。即可得到純的納米碳纖維5mg。納米碳纖維的形貌和內部纖維走向由場發射掃描電鏡和高分辨透射電鏡觀測。納米碳纖維的直徑在70～90nm左右。
實施例7催化劑製備方法同實施例3。自組裝三維有序納米碳纖維堆積結構的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將2.2g的預催化劑在N2氣氛下升溫至773K，加熱分解2小時，降溫至673K，關閉氮氣，穩定後，通入流量為0.5ml/min的乙醇水溶液，乙醇水溶液經蒸發通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度523K，溫度步增為50K/2小時，反應12小時後停止，收集產物，切去產物根部與催化劑接觸的部位，即可得到純自組裝生成的三維有序的納米碳纖維堆積結構1g。納米碳纖維堆積結構的形貌由電子掃描電鏡觀測。納米碳纖維堆積結構的每個有序層結構的高度～3μm，每個層結構中包含的小單元為～2×3μm多面體單元。
實施例8催化劑製備方法同實施例3。自組裝三維有序納米碳纖維堆積結構的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將4.0g的預催化劑在N2氣氛下升溫至773K，加熱分解2小時，升溫至973K，關閉氮氣，穩定後，通入流量為0.1ml/min的乙醇水溶液，乙醇水溶液經蒸發通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度523K，溫度步增為50K/4小時，反應24小時後停止，收集產物，切去產物根部與催化劑接觸的部位，即得自組裝生成的三維有序納米碳纖維堆積結構1.5g。納米碳纖維堆積結構的形貌由電子掃描電鏡觀測。納米碳纖維堆積結構的每個有序層結構的高度～2μm，每個層結構中包含的小單元為～2×2μm的多面體。
實施例9催化劑製備方法同實施例5。自組裝三維有序納米碳纖維堆積結構的製備在固定床氣體連續流動反應裝置上進行。將4.0g的預催化劑在N2氣氛下升溫至773K，加熱分解2小時，升溫至973K，關閉氮氣，穩定1小時後，通入流量為0.1ml/min的乙醇水溶液，乙醇水溶液經蒸發通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度523K，溫度步增為50K/6小時，反應48小時後停止，收集產物，切去產物根部與催化劑接觸的部位，即得自組裝生成的三維有序納米碳纖維堆積結構1.5g。納米碳纖維堆積結構的形貌由電子掃描電鏡觀測。納米碳纖維堆積結構的每個有序層結構的高度～2μm，每個層結構中包含的小單元為～2×2μm的多面體。
權利要求
1.一種稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑，含至少一種過渡金屬或過渡金屬合金和一種稀土金屬氧化物，其特徵在於過渡金屬為Co，Rh，Ni，Pd，Pt，Cu，Ag，Au，過渡金屬合金為Cu-Ni合金，Cu-Zn合金，Ni-Zn合金，Ni-Co合金，Ni-Pt合金，Ni-Ru合金，Ni-Rh合金，Pt-Ru合金，Pt-Rh合金和Pt-Pd合金；稀土金屬氧化物為Y2O3，CeO2，La2O3；各組分質量百分比含量為過渡金屬或過渡金屬合金0.1～90.0％，稀土金屬氧化物10.0～99.9％。
2.如權利要求書1所述的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑，其特徵在於若被擔載物為過渡金屬，則各組分質量百分比含量為過渡金屬0.1～85.0％，稀土金屬氧化物15.0～99.9％。
3.如權利要求書1所述的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑，其特徵在於若被擔載物為過渡金屬合金，則各組分質量百分比含量過渡金屬合金0.5～50.0％，稀土金屬氧化物50.0～99.5％。
4.如權利要求書3所述的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑，其特徵在於所擔載的過渡金屬合金Cu-Ni合金中各組分相對質量百分比含量為Cu10.0～90.0％，Ni10.0～90.0％；Cu-Zn合金中各組分相對質量百分比含量為Cu10.0～90.0％，Zn10.0～90.0％；Ni-Zn合金中各組分相對質量百分比含量為Ni10.0～90.0％，Zn10.0～90.0％；Ni-Co合金中各組分相對質量百分比含量為Co1.0～20.0％，Ni80.0～99.0％；Ni-Pt合金中各組分相對質量百分比含量為Pt0.1～10.0％，Ni90.0～99.9％；Ni-Ru合金中各組分相對質量百分比含量為Ru0.1～10.0％，Ni90.0～99.9％；Ni-Rh合金中各組分相對質量百分比含量為Rh0.1～10.0％，Ni90.0～99.9％；Pt-Ru合金中各組分相對質量百分比含量為Pt0.1～99.9％，Ru0.1～99.9％；Pt-Rh合金中各組分相對質量百分比含量為Pt0.1～99.9％，Rh0.1～99.9％；Pt-Pd合金中各組分相對質量百分比含量為Pt0.1～99.9％，Pd0.1～99.9％。
5.如權利要求書1所述的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑用於製備納米碳纖維的方法，其特徵在於將一定量的催化劑在N2氣氛下升溫至673～1223K，穩定後，將反應溫度控制在623～1223K，關閉氮氣，通入流量為0.01～2.0ml/min的乙醇或乙醇水溶液，經蒸發後通過催化劑床層，蒸發溫度373～553K，反應1～90分鐘後停止，收集產物，將產物浸泡於飽和氫氟酸溶液中，298～323K下封口攪拌1～10小時，過濾，水洗，於353～423K下烘乾2～10小時，再浸泡於濃鹽酸中2～5小時，過濾，水洗，於353～423K下烘乾2～10小時。
6.如權利要求書5所述的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑用於製備納米碳纖維的方法，其特徵在於反應溫度為673～1173K。
7.如權利要求書5所述的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑用於製備納米碳纖維的方法，其特徵在於乙醇或乙醇水溶液的輸入流速為0.01～2.0ml/min，蒸發溫度為373～553K。
8.權利要求書1所述的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑用於製備三維有序納米碳纖維堆積結構的方法，其特徵在於將一定量的催化劑在N2氣氛下升溫至673～1223K，穩定後，將反應溫度控制在623～1223K，關閉氮氣，通入流量為0.01～2.0ml/min的乙醇或乙醇水溶液，經蒸發後通過催化劑床層，蒸發溫度373～553K，反應4～48小時後停止，收集產物，切去與催化劑接觸生長的根部，即可得到由納米碳纖維自組裝生成的三維有序的堆積結構。
9.如權利要求書8所述的稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金的催化劑用於製備三維有序納米碳纖維堆積結構的方法，其特徵在於反應溫度控制在623～1223K，且採取程序步增升溫方法，從起點溫度623～1173K開始，步增為50～100K/1～6小時。
全文摘要
本發明涉及一種稀土金屬氧化物擔載過渡金屬或過渡金屬合金催化劑及利用在該催化劑上，乙醇或乙醇水溶液催化化學沉積製備納米碳纖維和三維有序納米碳纖維堆積結構的方法。催化劑由至少一種過渡金屬或過渡金屬合金擔載在稀土金屬氧化物上組成，各組分含量為過渡金屬或過渡金屬合金0.1～90.0％，稀土金屬氧化物10.0～99.9％。碳納米纖維的製備方法是在催化劑上於673～1223K下輸入流速為0.01～2.0ml/min的乙醇或乙醇水溶液，經蒸發後通過催化劑床層進行反應，蒸發溫度373～553K，反應1～90分鐘後收集產物，產物經酸泡、乾燥得到純碳納米纖維，纖維直徑50～1μm，纖維長50～100μm。自組裝三維有序納米碳纖維堆積結構的製備方法是在催化劑上於673～1223K下通入流速為0.01～2.0ml/min的乙醇或乙醇水溶液，經蒸發後通過催化劑床層，蒸發溫度373～553K，催化反應的溫度控制採取程序步增升溫方式，反應4～48小時後收集產物，切去與催化劑接觸的根部，即可得到由納米碳纖維自組裝生成的三維有序的堆積結構。本發明操作簡便、成本低。
文檔編號D01F9/12GK1544731SQ20031011519
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月26日 優先權日2003年11月26日
發明者吳鋒, 孫杰, 邱新平, 吳 鋒 申請人:北京理工大學, 國家高技術綠色材料發展中心