[發(fā)明專利]用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的催化劑和連續(xù)工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611050828.3
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN107954413A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳相孝;成賢慶;鄭忠憲;金東煥
• 申請（專利權(quán)）人: 錦湖石油化學(xué)株式會社
• 主分類號: C01B32/162
• 分類號: C01B32/162;C01B32/164;B01J23/882
• 代理公司: 北京信慧永光知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11290
• 代理人: 洪俊梅,張淑珍

1.一種用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的連續(xù)工藝，所述工藝包括：

1)在將催化劑金屬Fe、Co、Mo的前體和非活性載體Al的前體溶解在去離子水中之后，根據(jù)噴霧熱解法獲得用于制造多壁碳納米管的催化劑組合物；

2)在流化床反應(yīng)器中，在供應(yīng)源氣體和催化劑組合物的條件下，通過使碳在600℃～900℃下熱化學(xué)氣相沉積到金屬催化劑上來合成多壁碳納米管；以及

3)選擇并獲得步驟2)中制造的多壁碳納米管，

其中，所述催化劑組合物包含主催化劑Fe及Co、助催化劑Mo和非活性載體Al，以百分比計的催化劑合成產(chǎn)率為1,400％～3,000％；

其中，通過下式計算以百分比計的催化劑合成產(chǎn)率：[合成的碳納米管量/投入的催化劑量×100]。

2.如權(quán)利要求1所述的用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的連續(xù)工藝，

其中，步驟1)包括：

i)將催化劑金屬Fe、Co、Mo的前體和非活性載體Al的前體溶解在去離子水中以制備催化金屬溶液；

ii)使用2atm～5atm的空氣壓力，通過氣體霧化法從噴嘴噴射所述催化金屬溶液；以及

iii)在反應(yīng)器中于600℃～1,200℃下將所噴射的溶液熱解以獲得催化劑組合物，

其中，所獲得的催化劑組合物的表觀密度是0.03g/cc～0.4g/cc。

3.如權(quán)利要求2所述的用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的連續(xù)工藝，其中，所述金屬的前體或非活性載體的前體處于金屬的硝酸鹽、硫酸鹽、醇鹽、氯化物和/或碳酸鹽的形式。

4.如權(quán)利要求2所述的用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的連續(xù)工藝，其中，噴霧氣的壓力為2.5atm～4.0atm，熱解溫度為600℃～1,000℃。

5.如權(quán)利要求1所述的用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的連續(xù)工藝，

其中，步驟2)包括：

i)預(yù)熱反應(yīng)室；

ii)在所述反應(yīng)室底部供應(yīng)所述催化劑組合物之后，使所述催化劑組合物在所述反應(yīng)室中流化；

iii)在所述反應(yīng)室底部供應(yīng)包含反應(yīng)氣和載氣的源氣體；

iv)在所述反應(yīng)室中，通過旋轉(zhuǎn)葉輪使碳在600℃～900℃下熱化學(xué)氣相沉積到流化金屬催化劑上；

v)排出廢氣；以及

vi)選擇并獲得多壁碳納米管。

6.如權(quán)利要求5所述的用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的連續(xù)工藝，其中，所述反應(yīng)氣是選自C1至C4飽和或不飽和烴、一氧化碳或苯中的至少一種，并且所述載氣是選自氦氣、氮氣或氬氣中的至少一種。

7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的連續(xù)工藝，

其中，用于制造多壁碳納米管的催化劑組合物可由下式表示：

Fe_p,Co_q,Mo_r,Al_s

其中

p、q、r、s分別表示Fe、Co、Mo、Al的摩爾分?jǐn)?shù)；

p+q+r+s＝10；

0.3≤p≤3.0，0.1≤q≤3.5，0.05≤r≤1.0，2.0≤s≤8.5。

8.如權(quán)利要求7所述的用于大量生產(chǎn)多壁碳納米管的連續(xù)工藝，

其中，所述用于制造多壁碳納米管的催化劑組合物可由下式表示：

Fe_p,Co_q,Mo_r,Al_s

其中

p、q、r、s分別表示Fe、Co、Mo、Al的摩爾分?jǐn)?shù)；

p+q+r+s＝10；

0.5≤p≤2.5，0.2≤q≤3.0，0.1≤r≤0.8，2.5≤s≤7.5。

9.一種通過權(quán)利要求1-8中任一項所述的連續(xù)工藝制造的多壁碳納米管，其中，所述多壁碳納米管具有5nm～15nm的纖維直徑，0.5μm～4μm的束直徑和0.02g/cc～0.1g/cc的表觀密度。

10.一種碳納米管-樹脂納米復(fù)合材料，所述納米復(fù)合材料包含權(quán)利要求1-8中任一項所述的連續(xù)工藝制造的多壁碳納米管和聚合物樹脂的納米復(fù)合材料，所述納米復(fù)合材料顯示出優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、抗靜電性能、電磁波屏蔽性能和/或機械性能。