[發明專利]由天然橡膠制備碳納米管的方法

在審

• 申請號: 201880068455.3
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN111465579A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 林明;湯媛婷;蔡惠婷;鐘子宜;羅繼忠
• 申請（專利權）人: 新加坡科技研究局
• 主分類號: C01B32/16
• 分類號: C01B32/16;C08L7/00;B82Y40/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王海寧

由天然橡膠合成碳納米管的方法，包括：提供第一材料，該第一材料可包括天然橡膠或其衍生物，在第一溫度下將第一材料熱分解為中間材料，使中間材料與催化劑接觸，在第二溫度下熱處理與催化劑接觸的中間材料，以形成碳納米管。調節所得納米管的平均特性，包括進行所述合成方法作為參考方法，并且為了減小納米管的平均直徑：相對于所述參考方法降低第二溫度和/或減少反應時間和/或增加形成氣體中的H₂濃度。或者，為了增加納米管的平均直徑：相對于所述參考方法增加第二溫度和/或增加反應時間和/或降低形成氣體中的H₂濃度。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年9月27日提交的新加坡申請第10201707943S號的優先權的權益，出于所有目的，通過引用將其整體并入本文。

技術領域

本公開的各個方面可涉及一種由天然橡膠合成碳納米管的方法。本公開的各個方面可涉及調節由該合成方法生產的所得納米管的平均特性的調節方法。

背景技術

一維碳納米材料由于它們獨特的力學性能和物理性能而具有重要的工業應用。例如，碳納米纖維廣泛用于航空航天、高端運動和工業產品。碳納米管(CNT)是另一種一維碳納米材料，其比碳納米纖維更強、更輕并且更導電。CNT具有更廣闊的應用，作為有機太陽能電池的基本組成部分的透明電極，作為Li離子電池電極，超級電容器，場效應晶體管和催化劑等。在2011年，各種CNT等級的全球市場為1.92億美元。到2016年，估計收入為5.27億美元。在2016年，中國的生產量為約3000公噸。當前，合成CNT的常規方式是在活性金屬催化劑上由化石燃料的熱分解，主要是氣態烴(CH₄、C₂H₄、C₂H₂等)。但是，使用化石燃料合成CNT是不可持續的，因為它依賴于有限的資源。

發明概述

各種實施方案可提供一種由天然橡膠合成碳納米管的方法，在下文中也稱為合成方法。該方法可包括提供第一材料，該第一材料可包括天然橡膠或其衍生物。該方法可進一步包括在第一溫度下將第一材料熱分解為中間材料。該方法可進一步包括使中間材料與催化劑接觸。該方法可進一步包括在第二溫度下熱處理與催化劑接觸的中間材料，以形成碳納米管。

各種實施方案可提供用于調節由該合成方法生產的所得納米管的平均特性的調節方法。該調節方法可包括進行該合成方法作為參考方法，并且對于減小納米管的平均直徑，該調節方法可包括相對于參考方法降低第二溫度和/或減少反應時間和/或增加形成氣體中的H₂濃度。作為替代，該調節方法可包括進而該合成方法作為參考方法，并且對于增加納米管的平均直徑，該調節方法可包括相對于參考方法增加第二溫度和/或增加反應時間和/或降低形成氣體中的H₂濃度。

附圖簡述

當結合非限制性實施例和附圖考慮時，參考詳細描述將更好地理解本發明，其中：

圖1示出了根據各種實施方案的用于碳納米管合成的方法100的示意圖；

圖2示出了根據各種實施方案的用于形成催化劑的工藝200的示意圖；

圖3示出了根據各種實施方案的用于進行以下至少之一的示例性反應器300的示意圖：分解第一材料、熱處理第一材料、煅燒催化劑前體、還原催化劑前體。

圖4示出了具有天然橡膠的熱重分析(TGA)結果的曲線圖400；

圖5示出了根據各種實施方案的以本體形式并且在不同還原時間和溫度之后的各種催化劑樣品的X射線衍射(XRD)圖。

圖6示出了根據各種實施方案的在不同溫度下還原的各種催化劑樣品的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。