[發明專利]一種利用淀粉或纖維素類生物質為碳源合成碳納米管的方法

在審

• 申請號: 202011483085.5
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN114634174A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 宋榮君;楊德世;譚盛男;彭瑞民
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C01B32/162
• 分類號: C01B32/162;C01B32/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用淀粉或纖維素類生物質為碳源的碳納米管合成方法，特征在于利用淀粉或纖維素類生物質為碳源，具體步驟和條件如下：

(1)淀粉或纖維素類生物質碳源的預處理

所選擇的淀粉或纖維素類生物質碳源要經過洗滌干燥和粉碎處理后才能用作合成碳納米管的碳源。

(2)粉碎的淀粉或纖維素類生物質與催化劑物理共混

將粉碎的淀粉或纖維素類生物質與催化劑粉沫進行物理共混。

(3)碳納米管的制備與提純

將步驟(2)制備的共混物放入裂解碳化裝置中，利用惰性氣體對裂解碳化過程進行保護，將碳化裝置升溫至700-1200℃進行裂解碳化。裂解碳化后冷卻至室溫，收集黑色碳產物即為碳納米管粗產品。

將所得的碳納米管粗產品經過去除催化劑即可得到純化的碳納米管產品。

2.根據權利要求1所述的一種碳納米管的合成方法，其特征在于，所用的淀粉或纖維素類生物質是指各種植物秸稈、根、莖和果實，例如玉米秸稈、玉米芯、玉米粒、稻殼、稻秸稈、草、草籽、草根、土豆秸稈、土豆果實等等；所用的淀粉或纖維素類生物質包括經人工處理過的生物質材料，例如各種不同分子量和分子結構的淀粉、不同分子量和分子結構的纖維素、木質素和半纖維素等；所用的固態生物質包括各種生物質廢棄物和副產品，例如木粉、土豆皮和其它類似生物質材料。

3.根據權利要求1所述的碳納米管合成方法，其特征在于，所用的催化劑包括以鐵、鈷、鎳為活性點的催化劑，其為：(1)以0價的鐵、鈷、鎳為主要活性點的催化劑，包括納米級的鐵、鈷、鎳以及負載在氧化硅、氧化鋁、氧化硅-氧化鋁、分子篩、硅藻土、蒙脫土或碳納米管上的鐵、鈷、鎳催化劑；(2)鐵、鈷、鎳的氧化物包括負載在氧化硅、氧化鋁、氧化硅-氧化鋁、分子篩、硅藻土、蒙脫土或碳納米管上的鐵、鈷、鎳的氧化物；(3)鐵、鈷、鎳的氫氧化物、堿式碳酸鹽、草酸鹽或(和)甲酸鹽包括這些化合物負載在氧化硅、氧化鋁、氧化硅-氧化鋁、分子篩、硅藻土、蒙脫土或碳納米管上形成的負載型催化劑；或還可以是鐵、鈷、鎳一種或任意兩種或三種與鋁元素形成的類水滑石。

4.根據權利要求1所述的碳納米管合成方法，其特征在于，催化劑和淀粉或纖維素類生物質碳源采用物理共混的方式進行混合。具體包括研缽研磨/粉碎機快速剪切/簡單物理摻混/球磨。

5.根據權利要求1所述的碳納米管合成方法，其特征在于，裂解碳化是在惰性氣體保護下進行；裂解裝置為一般的化學氣相沉積裝置。裂解溫度為700-1200℃。