[發明專利]用于生產碳納米管的催化劑以及使用該催化劑生產的碳納米管

有效

• 申請號: 201480003906.7
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104884384B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 金成真;曹東鉉;姜京延;孫承用;車振名;張炯植;李丞鏞;禹知希
• 申請（專利權）人: LG化學株式會社
• 主分類號: C01B32/162
• 分類號: C01B32/162;B01J37/08;B01J21/04;B01J21/18
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司11225
• 代理人: 朱梅,徐琳

1.一種用于生產碳納米管的催化劑，其包含載體和在所述載體上負載的石墨化金屬催化劑，并且在10°至80°的2θ范圍內記錄的XRD圖譜中的35～38°的2θ角處具有最大衍射峰，其中，當最大衍射峰的強度和在17～22°的2θ角處的衍射峰的強度分別定義為“a”和“b”時，b/a的比值至少為0.08；

其中，所述催化劑是通過以下方法獲得的負載型催化劑：在250℃至500℃的初次煅燒溫度下煅燒氫氧化鋁來形成載體，其中，所述載體包括30重量％或更多的由Al(OH)₃轉化的AlO(OH)，但是不包括Al₂O₃；在所述載體上負載催化金屬前體；在40℃至100℃的溫度范圍內在真空下干燥在所述載體上負載的催化金屬前體；并且在550℃至800℃的二次煅燒溫度下煅燒在所述載體上負載的所述催化金屬前體；所述二次煅燒溫度比所述初次煅燒溫度高200至400℃；

其中，所述石墨化金屬催化劑是包含主催化劑和輔催化劑的多組分金屬催化劑，其中，所述主催化劑選自鈷、鐵和它們的混合物，并且所述輔催化劑為釩。

2.根據權利要求1所述的催化劑，其中，所述催化劑進一步在30～33°、43～46°、57～60°和63～67°的2θ角處具有一個或多個衍射峰。

3.根據權利要求1所述的催化劑，其中，所述催化劑具有3至50nm的晶體尺寸。

4.根據權利要求1所述的催化劑，其中，通過分選調整所述催化劑以具有30至150μm的粒度和40至80μm的數均粒子直徑。

5.根據權利要求1所述的催化劑，其中，基于10摩爾的主催化劑，所述石墨化金屬催化劑包含0.1-10摩爾的輔催化劑。

6.根據權利要求1所述的催化劑，其中，基于100重量份的催化劑，以5至40重量份的量負載所述石墨化金屬催化劑。

7.一種碳納米管聚集體，其包含在根據權利要求1至6中的任意一項所述的催化劑上生長的碳納米管，其中，所述碳納米管聚集體具有至少200m²/g的BET比表面積，并且所述BET比表面積和所述催化劑的晶體尺寸滿足以下關系：

y≤-2.1x+400

其中，y是所述BET比表面積(m²/g)，并且x是所述催化劑的晶體尺寸(nm)。

8.根據權利要求7所述的碳納米管聚集體，其中，所述碳納米管聚集體的BET比表面積和所述催化劑的晶體尺寸滿足以下關系：

-2.1x+200≤y≤-2.85x+400

其中，y是所述BET比表面積(m²/g)，并且x是所述催化劑的晶體尺寸(nm)。

9.一種生產碳納米管聚集體的方法，其包括使根據權利要求1至6中的任意一項所述的催化劑與氣相碳源接觸來形成碳納米管(CNT)。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述氣相碳源選自一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙醇、乙炔、丙烷、丙烯、丁烷、丁二烯、戊烷、戊烯、環戊二烯、己烷、環己烷、苯、甲苯和它們的混合物。

11.根據權利要求9所述的方法，其中，使所述催化劑在600℃至750℃的溫度下與所述碳源反應。

12.一種包含根據權利要求7所述的碳納米管聚集體的復合材料。

13.根據權利要求12所述的復合材料，其中，所述復合材料具有與所述催化劑的晶體尺寸成反比的導電性。