[發(fā)明專利]用于可調(diào)基底生長的多壁碳納米管的催化劑和工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880074674.2
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN111372681A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡劍利;迪帕·阿伊爾拉斯·庫特里;王怡文
• 申請（專利權(quán)）人: 西弗吉尼亞大學(xué)
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J37/02;B01J37/03
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 李慧慧;鄭霞

1.一種分解低級烴的方法，所述方法包括以下步驟：

以約1℃min^-1至約20℃min^-1的加熱速率將催化劑床加熱到約500℃至約1000℃的溫度；

其中所述催化劑床包括金屬負(fù)載的催化劑；

其中所述金屬負(fù)載的組合物包含3d過渡金屬和載體材料，所述3d過渡金屬選自Ni、Fe、Co、Mn、Cr和Mo，所述載體材料選自二氧化硅、氧化鋁、沸石、二氧化鈦或其混合物；

其中所述3d過渡金屬以基于所述3d過渡金屬和所述載體材料的總重量的從約5wt％至約70wt％的量存在；并且

其中所述載體材料以基于所述3d過渡金屬和所述載體材料的總重量的從約95wt％至約30wt％的量存在，

其中所述催化劑被定位在固定床或移動床流動反應(yīng)器構(gòu)造內(nèi)；

其中所述反應(yīng)器包括用于氣體流的入口端和出口端；

以等于約5,000h^-1至約60,000h^-1的空速的反應(yīng)物氣體流量和從約0分鐘至約240分鐘的運(yùn)行時(shí)間(TOS)提供通到所述入口端的反應(yīng)物氣體的流；

其中所述反應(yīng)物氣體的流與所述催化劑床接觸；并且

其中所述反應(yīng)物氣體包括低級烴和惰性氣體；

在所述出口處收集流出氣體；

其中所述流出氣體包括氫氣。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬負(fù)載的催化劑通過初濕含浸技術(shù)制備。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬負(fù)載的催化劑是通過溶膠-凝膠技術(shù)制備的氣凝膠催化劑。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述氣凝膠催化劑具有從約50m²·g^-1至約500m²·g^-1的BET表面積。

5.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的方法，其中所述氣凝膠催化劑具有從約0.3cm³·g^-1至約1.6cm³·g^-1的催化劑孔體積。

6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中反應(yīng)物氣體包括從約10％至約100％的所述低級烴和從約90％至約0％的第二惰性氣體。

7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述低級烴包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或其組合。

8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述惰性氣體選自氮?dú)狻鍤饣蚱浠旌衔铩?/p>

9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述反應(yīng)物氣體具有等于約5,000h^-1至約50,000h^-1的空速的流量。

10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述運(yùn)行時(shí)間為從約0分鐘至約90分鐘。

11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述低級烴的所述分解以約30％至約90％的轉(zhuǎn)化效率產(chǎn)生氫氣。

12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述低級烴的所述分解產(chǎn)生碳材料。

13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述碳包括碳納米管。

14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述碳納米管具有約5nm至約150nm的平均直徑。

15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述碳納米管包括尖端生長的碳納米管、基底生長的碳納米管及其混合物。