[發明專利]一種利用粉煤灰中的堿金屬作為催化劑制備碳納米管的方法

在審

• 申請號: 202011513748.3
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112758914A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 原靖超;郝曉東;王影;郎宇成;周龍;劉俊;張國杰;張永發
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01B32/162
• 分類號: C01B32/162
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 楊斌華

一種利用粉煤灰中的堿金屬作為催化劑制備碳納米管的方法，屬于碳材料技術領域，屬于碳材料技術領域，目的在于提供一種粉煤灰中堿金屬的高效利用的方法，利用粉煤灰催化劑提高制備碳納米管效率的方法，本發明能夠利用粉煤灰中的鐵、鈉、鉀等堿金屬對碳納米管生成的積極促進的特點，能盡最大可能降低環境污染，同時節約資源。粉煤灰中的堿金屬作為催化劑催化煤熱解制備碳納米管，同時能作為碳納米管生成的催化劑，使煤變成碳納米管。與現有技術相比，利用了煤炭資源，并將低附加值的煤變成高附加值的煤基碳納米管。因此粉煤灰作為碳納米管生成的催化劑制備煤基碳納米管更加具有經濟優勢和產品優勢。

技術領域

本發明屬于碳材料技術領域，具體涉及一種利用粉煤灰中的堿金屬作為催化劑制備碳納米管的方法。

背景技術

粉煤灰是由燃料燃燒所產生煙氣灰分中的細微固體顆粒物，除含有未燒盡的煤粒外，還含有大量硅、鐵、鋁、鈣、鎂、鈉、鉀、硫的氧化物以及各種微量元素，其中主要物相是玻璃體，占50～80%。從已有的粉煤灰相關專利文獻中可以看出粉煤灰用作處理污水的吸附劑或助濾劑，也主要作為建筑材料進行消耗，而利用粉煤灰中的堿金屬作為催化劑有不少報道，也有從粉煤灰中進行提取重金屬的研究，但是利用粉煤灰制備碳納米管催化劑的方法是少有報道的。

煤炭作為我國工業和民用的主要能源，現在主要用來燃燒發電和煉焦，燃燒產生的粉煤灰得不到有效控制及合理利用轉化，造成的污染日益嚴重。同時，煤的資源化利用也迫在眉睫，如何低碳化高效利用成為一個重要的研究方向。

碳納米管作為獨特的一維碳材料，具有優異的力學、電磁學、光學及熱力學性能而被廣泛應用于各個領域。碳納米管制備的主要方法有電弧法、激光蒸發法、等離子體法及催化化學沉積法等。催化化學沉積法被認為是最有潛力實現大規模、低成本、產率高的制備碳納米管的方法。在催化劑的作用下，含碳氣體催化分解形成碳納米管?，F今，如何更加高效、低成本地生產碳納米管成為了備受關注的問題。粉煤灰中含有大量硅、鐵、鋁、鈣、鎂、鈉、鉀、硫的氧化物以及各種微量元素，鐵可以作為催化劑催化煤熱解制備碳納米管，鈉和羥基結合時可以使煤開孔，同時能作為碳納米管生成的催化劑，使煤變成碳納米管。

CN201610333775.X專利中，利用粉煤灰做催化劑，整體制作步驟以及被催化物品局限性比較大，沒有有效的利用到粉煤灰中的堿金屬，由于粉煤灰中的堿金屬對粉煤灰的生成具有積極作用，使得在催化碳納米管的生成上，粉煤灰可以作為一種高效、廉價、低污染的催化劑。

從已有的粉煤灰相關專利文獻中可以看出粉煤灰可用作處理污水的吸附劑或助濾劑以及將粉煤灰活化后作為催化劑，此催化劑由于未經過精細處理，雜質多、污染仍然較大。而利用粉煤灰中的堿金屬作為制備碳納米管催化劑的方法是沒有的。粉煤灰作為一種生活常見的廢品，我們可以利用其含有的剩余堿金屬作為碳納米管生成的高效催化劑。

因此，我們急需一種制備方法簡單且利用粉煤灰中堿金屬作為催化劑，催化熱解煤制備煤基碳納米管的技術，既能提高粉煤灰的利用率，又能增加碳的資源化利用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粉煤灰中堿金屬的高效利用的方法，利用粉煤灰催化劑提高制備碳納米管效率的方法，在原煤的基礎上利用成本低的粉煤灰作催化劑進行重整反應，粉煤灰中的堿金屬作為催化劑催化煤熱解制備碳納米管，同時能作為碳納米管生成的催化劑，使煤變成碳納米管。

本發明采用如下技術方案：

一種利用粉煤灰中的堿金屬作為催化劑制備碳納米管的方法，包括如下步驟：

第一步，將粉煤灰經破碎、篩分得到粒徑為1-10mm的粉末狀粉煤灰A，取1-10份粉末狀粉煤灰A；