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《铁基催化剂裂解乙烯制备高纯度碳纳米管_凌晨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、石油化工2005年第34卷第6期PETROCHEMICALTECHNOLOGY569石油化工新材料铁基催化剂裂解乙烯制备高纯度碳纳米管凌晨,骞伟中,陈理,刘唐,魏飞,汪展文(清华大学化工系北京市绿色反应工程与工艺重点实验室,北京100084)[摘要]研究了纳米Fe/Al2O3催化剂在流化床中裂解乙烯制备碳纳米管的情况。催化剂上铁晶粒的尺寸随铁负载量的增加呈线性增大。碳产品的生长倍率先随着铁负载量的增加而增大;在铁负载量(质量分数)为33%时达到最大值;然后逐渐减小。在铁负载量相同时,催化剂上的铁晶粒尺寸随还原温度和反应温度的升高而增大。较低的反应温度(773
2、K)对提高碳产品的生长倍率及抑制无定形碳的形成有利。在铁负载量33%、还原温度773K的催化剂作用下,反应温度为773K时,可得到生长倍率(以每克催化剂生成的碳产品的质量计)为75g/g、平均直径为10~15nm的碳纳米管,产品中几乎不含无定形碳及被碳包覆的铁晶粒。[关键词]碳纳米管;纳米铁基催化剂;乙烯;化学气相沉积法;流化床[文章编号]1000-8144(2005)06-0569-04[中图分类号]TQ428.8[文献标识码]A[1]碳纳米管具有非常高的机械强度、良好的导可以获得生长碳纳米管的铁晶粒的直接信息。测试电与导热性,可作为高分子材料的增强或导电材料、还原后的催
3、化剂时,先将催化剂置于一个始终有氮场发射材料以及催化剂的载体。利用化学气相沉积气保护的管中,降温后,直接将该管浸入乙醇中,然[2~9]法,用纳米级的高活性催化剂裂解烃类或一氧后将湿的催化剂试样快速进行XRD检测,以避免化碳等,可生长形貌比较好的碳纳米管。同时与适催化剂再次氧化而失真。[3,5,6]宜的反应器技术相结合,可使多壁碳纳米管的1.3碳纳米管的表征产量很高。但是催化剂的成本较高,单位质量催化用日本JEOL有限公司生产的JEOL2010型高剂上的碳纳米管的生长倍率较低,导致碳纳米管的分辨透射电镜观察碳产品的形貌(TEM照片),电纯度较低,还需要进一步纯化。压200kV。其微观缺陷用
4、英国Renisaw公司生产的[6]因此,Qian等开发了成本较低廉的高活性铁RM2000型拉曼光谱仪表征,波长为514.5nm。基催化剂,本工作将其用在适宜的流化床反应器中,2结果与讨论以乙烯为碳源,考察了温度对催化剂活性及碳纳米管生长过程的影响。2.1还原温度对铁晶粒大小的影响催化剂经过焙烧后,XRD谱图显示,催化剂上1实验部分[9]的铁晶粒主要以Fe2O3的形式存在,还原后主要1.1碳纳米管的制备以单质铁的形式存在。利用高2区的半峰宽和[8]Fe/Al2O3催化剂用共沉淀法制备,铁的负载Scherrer公式计算得到还原后的催化剂上的铁晶粒量(质量分数)在16%~66%内可调。
5、在制备碳纳大小。在铁负载量为33%时,还原温度对催化剂上[5]米管时,将1g催化剂置于流化床中,通氢气在的铁晶粒大小的影响见图1。由图1可知,铁晶粒773K下还原1h。然后通入氮气与乙烯的混合物的大小随着还原温度的升高而增大。说明在较高的(流量分别为500,1000mL/min)。反应温度为还原温度下,催化剂上的铁晶粒存在着较严重的聚[10]773K或873K,反应时间为2h。称量产品质量,减并现象。虽然还原温度低能够得到较小尺寸的去催化剂原有的质量后,计算碳纳米管的生长倍率。铁晶粒,但低温还原的催化剂在较高的反应温度下1.2催化剂的表征用日本Rigaku公司生产的D/max-rB型X射
6、[收稿日期]2004-12-01;[修改稿日期]2005-01-24。[作者简介]凌晨(1982-),男,安徽省芜湖市人,硕士生。联系人:线衍射(XRD)仪对催化剂进行XRD表征,Cu靶,骞伟中,电话010-62788984,电邮qwz@flotu.org。[9]40kV,120mA,其XRD谱图与文献报道的结果[基金项目]国家自然科学基金项目(2036020);中国石油化工股份相近。通过考察还原后的催化剂上的铁晶粒大小,有限公司科学技术研究开发项目(X503022)。石油化工570PETROCHEMICALTECHNOLOGY2005年第34卷不稳定,所以选择还
7、原温度为773K,其接近催化反873K时的生长倍率高。由两个反应温度下的曲线应的反应温度。形状可知,生长倍率的差异主要是由催化剂的活性所致。如果存在严重的热裂解现象,则碳产品的生长倍率会随着反应温度的升高而单调上升。由图3还可知,铁负载量为30%~35%时,催化剂的活性最高,碳产品生长倍率(以每克催化剂生成的碳产品的质量计)为75g/g。之后进一步增加铁的负载量,碳产品的生长倍率反而降低,其原因在于铁晶粒[10]易发生聚
