[發(fā)明專利]一種碳納米管-金銅合金復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811115340.3
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109126822B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔深;李周;肖柱;王洋;吳迪
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/02;B01J35/10;C07C45/29;C07C47/06
• 代理公司: 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

本發(fā)明公開了一種碳納米管?金銅合金復(fù)合材料，由CNTs及其表層的納米銅金合金顆粒構(gòu)成，所述銅金合金層由以下組分按重量百分比組成：碳納米管5～10wt％，金15～65wt％，銅25～75wt％。本發(fā)明通過CNTs負(fù)載，可以使得金銅和載體之間的相互作用得以提高，大大提高了金銅納米顆粒的抗燒結(jié)性，CNTs高的比表面積和催化劑中納米管相互支撐的構(gòu)造，起到隔離分散金銅納米顆粒的特性，金銅納米顆粒彼此之間的距離增加，對催化劑抗燒結(jié)也起一定作用，提高了催化劑反應(yīng)的穩(wěn)定性；本發(fā)明通過調(diào)控工藝參數(shù)，可以得到不同晶粒大小的金銅顆粒，其純度高，粒度范圍廣，粒徑可控，所得納米金銅合金顆粒與的碳納米管界面結(jié)合好，且合金催化性能優(yōu)于傳統(tǒng)金銅合金。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳納米管-金銅合金復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著納米合金在催化領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，負(fù)載金納米粒子作為催化劑的用途以及含金的雙金屬催化劑與其他金屬的結(jié)合成為了研究熱點(diǎn)。金銅合金就是由高純度金和銅制成的合金，傳統(tǒng)金銅合金材料存在著吸附能力不強(qiáng)，單獨(dú)使用的效果不佳，比表面積小、容易團(tuán)聚及抗燒結(jié)性能較差。

目前金銅合金的制備方法主要包括模板法、浸漬法、爆炸法，存在制備方法復(fù)雜，成本高昂，粒度單一，合金化時顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重等問題，在合金化過程中金屬顆粒生長導(dǎo)致的活性表面積的損失是負(fù)載型催化劑失活的主要原因；同時，在非均相催化中，催化過程主要是發(fā)生在催化劑的表面，反應(yīng)物在金銅合金的表面吸附能力較差，導(dǎo)致催化效果不好。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高純度、鍍覆均勻、比表面積大、抗燒結(jié)性能好和催化效率高的碳納米管-金銅合金復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明提供一種碳納米管-金銅合金復(fù)合材料，由基體碳納米管，及負(fù)載于其表面的金銅合金組成，所述碳納米管-金銅合金復(fù)合材料由以下組分按重量百分比組成：碳納米管5～10wt％，金15～65wt％，銅25～75wt％。

優(yōu)選的，所述碳納米管的長度為300～1000nm，直徑為20～25nm，金銅合金的粒徑為20～150nm。

進(jìn)一步，所述金銅合金由金鍍層和銅鍍層經(jīng)合金化處理得到，金銅合金的粒徑為20～50nm。

本發(fā)明還提供一種碳納米管-金銅合金復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)酸處理：將CNTs(碳納米管)放入濃硫酸和濃硝酸的混合液中超聲處理，清洗干凈后得到酸處理的CNTs；

(2)表面鍍金：將步驟(1)所得酸處理的CNTs加入到PEI中，常溫?cái)嚢瑁刂瞥痤l率，混合均勻后加入氯金酸，進(jìn)行攪拌加熱，反應(yīng)預(yù)定時間后將CNTs取出，清洗干凈后得到鍍金的CNTs；

(3)表面鍍銅：將步驟(2)所得鍍金的CNTs加入到鍍銅溶液中，加入聯(lián)吡啶和PVP，控制超震頻率和溫度，加入乙醛酸作為還原劑，調(diào)節(jié)PH，根據(jù)溶液顏色變化和氣泡產(chǎn)生時間確定反應(yīng)進(jìn)程，待出現(xiàn)氣泡一定時間后，將CNTs取出，清洗干凈后得到鍍覆金銅的CNTs；

(4)合金化處理：將步驟(3)所得鍍覆金銅的CNTs加入到異丙醇溶液中，加熱至預(yù)定溫度，使得金銅鍍層合金化，洗滌干凈后得到所述碳納米管-金銅合金復(fù)合材料。

優(yōu)選的，所述步驟(1)中，濃硫酸和濃硝酸的體積比為(2～4)：1。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中，PEI的分子量為600～800，濃度為0.5～1mol/l，氯金酸的濃度為5～10g/L，CNTs的濃度為5～10g/L，所述PEI、氯金酸和CNTs加入量按體積份計(jì)為2:1:2。