[發明專利]一種改善流化性能的催化劑、碳納米管及碳納米管漿料

在審

• 申請號: 202210129574.3
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN116618096A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 謝寶東;朱玉蓮;袁瑋;張美杰;鄭濤
• 申請（專利權）人: 江蘇天奈科技股份有限公司
• 主分類號: B01J35/02
• 分類號: B01J35/02;B01J37/00;C01B32/162;C01B32/174
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 智業

本發明涉及碳納米管催化劑技術領域，具體公開了一種改善流化性能的催化劑、碳納米管及碳納米管漿料，改善流化性能的催化劑通過將催化劑原始粉末壓實至松裝密度為0.38?0.87g/cm3，接著破碎和過篩制得，所述改善流化性能的催化劑的粒徑為10?120目。改善處理后催化劑的流化性明顯變好，且利用該催化劑在流化床上制備的碳納米管松裝密度提高，比表面積降低，導電性能保持不變甚至提高，從而提高了碳納米管的應用價值。

技術領域

本發明涉及碳納米管催化劑技術領域，尤其是涉及一種改善流化性能的催化劑、碳納米管及碳納米管漿料。

背景技術

碳納米管是一種管狀材料，其中碳原子以六邊形蜂窩形狀結合在一起，這種特殊結構使碳納米管表現出優異的導電性，并在各種技術領域中應用廣泛，例如，鋰離子電池,場發射顯示器和氣體傳感器等。

碳納米管一般通過化學氣相沉積、電弧放電等技術生產。其中，化學氣相沉積通常在高溫下，采用金屬催化劑原始粉末催化氣態烴碳源在流化床反應器中反應而形成碳納米結構。碳納米管的松裝密度和比表面積與催化劑粉末的組成、粒徑大小和松裝密度的高低密切相關。催化劑的尺寸往往是微米級、甚至納米級，使其具有較大的比表面積，但正是由于金屬催化劑原始粉末的比表面積較大，導致其容易在流化床反應器內壁結塊，造成流化床反應器傳熱不均而導致反應效率降低。因此在流化床反應器上生產碳納米管過程中，要求金屬催化劑原始粉末的流化性能好，以免在反應過程中出現粘壁現象而導致產率降低，且粘壁后，要在生產過程中停機清理才能恢復生產，導致生產效率降低。

如何制備出流化性能好的催化劑，是流化床制備高純度且低成本的碳納米管的關鍵技術瓶頸。

發明內容

為了能夠提供一種流化性能好的催化劑，本發明提供了一種改善流化性能的催化劑、碳納米管及碳納米管漿料，在流化床上制備碳納米管時，增加碳納米管的松裝密度，降低碳納米管的比表面積，且使碳納米管的導電性能保持不變甚至提高。

一種改善流化性能的催化劑，通過將催化劑原始粉末壓實至松裝密度為0.38-0.87g/cm³，接著破碎和過篩制得，所述改善流化性能的催化劑的粒徑為10-120目。

催化劑原始粉末在流化床上進行碳納米管制備過程中十分容易產生結壁現象，導致產率下降，需要通空氣焙燒反應罐內壁上的催化劑結碳塊來恢復產量，其無法實現連續生產，導致生效效率大大降低。尤其催化劑原始粉末的比表面積越高，其結壁越嚴重，且通空氣燒廢的次數變多，導致生產成本增加。

催化劑原始粉末壓實處理過程中，當催化劑原始粉末的壓實程度過低，而使催化劑的松裝密度較低，催化劑顆粒仍不易粘結或者處于粘結不穩定狀態，催化劑顆粒的流化性仍然較差，十分容易結壁。當催化劑原始粉末壓的過實，催化劑的松裝密度過高，則導致催化劑的積碳倍率大幅度降低，同時由該催化劑制備的碳納米管導電性也大幅度下降，嚴重降低碳納米管的應用價值。而當催化劑原始粉末經壓實處理直至松裝密度為0.38-0.87g/cm³，催化劑的微觀形貌和外觀變化不大，其性能測試表明，催化劑顆粒的基本流動能增加至256-1738mJ，表明本申請制備的催化劑流動性較佳，且重復測試過程中的穩定性較好，碳納米管生產過程中上述催化劑不易出現結壁現象。

與催化劑原始粉末相比，采用改善流化性能的催化劑生產碳納米管的松裝密度提高，每臺流化床上可以裝載更多的碳納米管，并且碳納米管的比表面積降低，碳納米管更容易分散在介質中，再者碳納米管的體電阻率能保持不變甚至降低，使碳納米管的導電性不變甚至進一步提高，因此采用改善流化性能的催化劑生產碳納米管，其應用性能更佳，具有較高的經濟價值和商業前景。

進一步地，所述改善流化性能的催化劑的過篩目數為10-60目。

經過10-60目的篩網篩選出粒徑更為均勻且合適的催化劑顆粒且過篩后催化劑的顆粒均勻，催化劑顆粒的流化性較佳。

優選的，所述壓實過程中，壓力為1-50MPa。