[發明專利]一種制備束叢狀碳納米管用催化劑、其制備方法及束叢狀碳納米管

有效

• 申請號: 201710778447.5
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107597118B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 時浩;袁國輝;楊斌;梅佳;李然;方振輝;劉智良;黃友元;馬芳晴
• 申請（專利權）人: 哈爾濱萬鑫石墨谷科技有限公司
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J23/755;B01J23/28;B01J23/745;B01J21/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種制備束叢狀碳納米管用催化劑、其制備方法及束叢狀碳納米管，本發明所述催化劑的制備方法包括以下步驟：1)將有機物和金屬前驅體分散在溶劑中，得到分散液；2)采用步驟(1)得到的分散液進行電紡絲；3)將步驟(2)得到的電紡絲產物于非氧化性氣氛下進行熱處理，得到催化劑；其中，所述金屬前驅體為金屬鹽和/或金屬氧化物，使用該催化劑用于制備碳納米管，可以得到束叢狀碳納米管，所述束叢狀碳納米管由全部的取向型碳納米管構成。

技術領域

本發明屬于碳納米材料、復合材料及新能源領域，涉及一種催化劑、其制備方法及用途，尤其涉及一種制備束叢狀碳納米管的催化劑、其制備方法及束叢狀碳納米管。

背景技術

碳納米管在上世紀九十年代由日本科學家Iijima在掃描電鏡中發現并已文獻的形式進行了公開的報道。實際上在更早的二十世紀七十年代或者八十年代早期，人們便知道了這種多個石墨層的纖維狀石墨材料的存在，Tates和Baker(GB1469930A1，1977和EP56004A2，1982)第一次描述了由烴的催化分解制得的纖維狀碳的沉積物，但是沒有進一步的詳細描述，包括其直徑等。

碳納米管材料具有非常優異的電化學及力學性能，這使得其具有廣泛的用途，其可以用于電池當中當做導電添加劑，提高電池的循環、倍率等性能，也可添加在有機材料中，起到導電、防靜電及電磁屏蔽的作用。碳納米管添加在塑料、橡膠等制品中，可以提高材料的力學性能，提高斷裂強度。但是在應用過程中，碳納米管能否均勻地分散在基體材料中，是發揮起性能優勢的關鍵。具有取向結構的碳納米管由于單根碳管沒有糾纏在一起，因此可以更容易的分散開來，在應用中具有更好的優勢。

目前取向型的碳納米管制備方法主要有基底法、固定床法、流化床等方法。拜爾公司的專利CN 102471067A公開了一種碳納米管聚集體及其制備方法，其通過鈷系催化劑，采用氣象化學沉積制備了具有取向結構的碳納米管。北京大學的魏飛在專利CN 101348249B公開了一種在顆粒內表面制備碳納米管陣列的方法，其通過合成具有層狀結構的催化劑，從而實現了在層間生長出取向型的碳納米管。

上述方法屬于傳統的碳納米管制備方法，在催化劑的制備過程中需要精確控制工藝條件，條件苛刻，生產成本高，而且不能保證全部都是取向型的碳納米管。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種制備束叢狀碳納米管的催化劑、其制備方法及束叢狀碳納米管。采用本發明的催化劑制備的束叢狀碳納米管是由全部的取向型碳納米管構成的，本發明的束叢狀碳納米管相對于其他纏繞型碳納米管，具有易于分散、便于使用的優點，可以更好的發揮碳納米管高導電性、高強度的優點，具有廣闊的應用前景。

本發明中，所述“制備束叢狀碳納米管用催化劑”指：該催化劑適用于制備束叢狀碳納米管的生產過程，可作為制備束叢狀碳納米管的原料組分之一。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種催化劑的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將有機物和金屬前驅體分散在溶劑中，得到分散液；

(2)采用步驟(1)得到的分散液進行電紡絲；

(3)將步驟(2)得到的電紡絲產物于非氧化性氣氛下進行熱處理，得到催化劑；

其中，所述金屬前驅體為金屬鹽和/或金屬氧化物。

優選地，步驟(1)所述有機物包括聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈或瀝青中的任意一種或至少兩種的混合物，但并不限于上述列舉的有機物，其他本領域進行電紡絲常用的有機物也可用于本發明。